非水溶剂综述
3几种常见的非水溶液
3. 1 液氨 液氨的亲质子性比水强得多,作为溶剂研究得 也较多,常被看作是碱性溶剂的代表.
(1) 液氨中的酸碱反应. 液氨的自身离解反应为:
所以在液氨体系中最强的酸和碱就是NH4+ 离子和NH2-离子. 由于 氨的碱性比水强,所以氨的共扼酸NH4 +远比水的共扼酸H3O+ 的酸 性弱,而其共扼碱NH2 - 则远比水的共扼碱OH- 的碱性强. 因此在水 中呈弱酸性的物质,在液氨中呈强酸性. 如醋酸在水中为弱酸,在液 氨中则表现为强酸,而且可被液氨溶剂拉平为NH4 +. 铵盐的液氨溶 液与活泼金属反应,如同酸的水溶液与比较活泼金属反应一样产生
K=10-4 K=10-5 K=10-2
3、性质: 由于硫酸有提供H+的强烈倾向。大多数在水中作为酸的物质,在 硫酸中不显酸性而作为碱如: CH3COOH+ H2SO4 = CH3COOH2-+ HSO4- HNO3+ H2SO4 = HSO4- + H3NO3-( HNO3为弱酸,硝化反应形 成基) 在水中酸性很强的HClO4,H2S2O7,HSO3F在硫酸中表现为弱酸 HClO4 + H2SO4 = ClO4-+ H3SO4+ 4、应用特点: 是使溶质质子化,对许多含氧和羟基的溶质,可借质子化以H3O+ 的形式除去H2O。 (C6H5)3COH+ H2SO4 = (C6H5)3C- + H3O+ + HSO4-
氢气:
液氨中碱类物质可以氨基化钾( KNH2 ) 为代表(类似水中的NaOH 及KOH) ,由于NaNH2 在液氨中溶解度比较小,故多用KNH2 与金属 离子反应时常生成金属的氨基化物、亚氨基化物或氮化物沉淀,这 与水中生成的金属氢氧化物沉淀的反应相类似. 如:
这些反应可以用来制备贵金属的氨化物. 在液氨体系中许多氨基化 物或亚氨基化物沉淀,可溶于过量的氨基化钾溶液生成氨基配合物,
3 溶剂的选择
2.1掌握溶剂处于液态时的温度范围.
即掌握溶剂的熔点和沸点.因为通常总要求在溶剂体系中进行的化学反应 能在常压下保持液态,这样可以在操作上带来很大方便.一种溶剂在常压 下熔、沸点的温度范围,便是该溶剂在常压下的液态范围.水作为溶剂的 优点之一,就在于它在常压下的液态范围为0一100℃,非常便于在室温 下操作.
应用和研究非水溶剂的化学前景非常广阔
有机化学工作者很早就应用非水溶剂进行各种有机合成工作,发展了大量 的有机及无机的非水溶剂,HF、H3SO3F等无机物就曾较早的在有机合成 中得到应用. 生物化学工作者也常用一些非水溶剂来做为某些生物化学反应的介质. 冶金工作者对于那些活泼性强的金属,是不能用电解其盐的水溶液来制取 的,于是发展了熔融盐的电解来制取碱金属、碱土金属以及铝等活泼金属。 使得高温熔融物体系作为一大类非水溶剂而发展起来. 分析化学工作者应用非水溶剂分析测定那些在水溶液中不能进行测定的 物质。非水溶剂用于无机合成,主要是用于制取那些在水溶液中不能制备 的物质。另外,萃取分离技术也广泛应用于各种非水溶剂. 由于非水溶剂的应用日趋广泛,也促使物理化学工作者对于溶剂和溶液性 质进行研究,同时开展了有关物理化学数据的测定和积累工作,以利于指导 实践.
3.3 非水溶剂
众所周知,大多数无机化学反应,主要是在水溶液中进行的.然而, 当以其它溶剂代替水时,却可以得到与水不同的反应结果 .许多在 水中不能发生的反应,在其它溶剂中则可以发生或者向相反方向 进行,这不仅在理论上引起了化学工作者的兴趣,而且必将对工 农业生产和科学实验有重要指导意义.因此对非水溶剂的研究已经 成为化学领域的重要课题.
1.2根据溶剂亲质子的性能分类
这种分类是与酸碱质子概念紧紧相联系的,其基础在于形成溶剂 化质子的能力.由于溶剂亲质子性能不同,又可将溶剂分为三类. 1.2.1碱性溶剂—容易接受质子形成溶剂化质子的溶剂.如氨、麟、 胺类及其衍生物. 1.2.2酸性溶剂—很难接受质子形成稳定的溶剂化质子,却很容易 给出质子的溶剂,如无水硫酸、醋酸、氟化氢等. 1.2.3非质子传递溶剂—既不给出质子又不接受质子的溶剂.如丙酮、 苯、四氯化碳等. 这种分类方法的优点在于可以直接应用酸碱质子论来讨论溶剂中 发生的种种现象.
2. 质子性溶剂的质子自递反应及质子自递常数 K s 质子自递反应及 K s 质子性溶剂(以 SH 表示)都发生质子自递反应,质子自 递反应的平衡常数称质子自递常数,用 K s 表示。质子自 递反应为:
3. (1) 拉平效应
在两性溶剂 SH 中,最强的酸是 ,比 更强的酸都被 拉平到 的水平;最强的碱是 S- ,比 S- 更强的碱都被拉平 到 S- 的水平。此现象称为拉平效应,这种溶剂称为拉平 性溶剂。例如 HClO4 、 H2SO4 、 HCl 和 HNO3 的强度是 有差别的,其强度顺序为HClO4>H2SO4>HCl>HNO3 ,但 在水溶液中看不到它们之间的强度有什么差别。它们的酸 的强度,全部被拉平到 H3O+ 的水平。这种将各种不同强 度的酸 ( 或碱 ) 拉平到溶剂化质子 ( 或溶剂阴离子 ) 的现 象,称拉平效应,这时溶剂水被称为这几种酸的拉平性溶 剂。
2.2 溶剂的介电常数.
要形成溶液,必须要求溶质能溶于溶剂.而溶解过程中溶质和溶剂的相互 作用极为复杂,除了经验的相似相溶原理之外,目前尚无定量理论来计 算,只有一些在简单的假设前提下进行的粗糙讨论.
1920年Bom提出溶剂化能和Bom方程式 式中△G表示一个离子从真空迁移到溶剂中自由能改变,即溶剂化能.r为 离子半径,ε为溶剂介电常数.通过此公式可以看出:一般说ε值越小,离子 型或极性共价型化合物溶解度越小。但应考虑偶极矩、氢键的形成、配 位作用等因素。
一般认为:第一是在稀溶液中,金属原子基本上离解为 溶剂化阳离子和溶剂化电子:
M + (am) 及e - (am) 分别为氨合金属阳离子和氨合电 子,氨合(溶剂化) 电子占据氨分子所围成的空穴. 这类 溶剂化电子具有不成对电子的性质,故溶液显顺磁性.
二是随着金属浓度的增大,氨合金属离子有和氨合电子结合的趋势, 形成M2 、M3 等聚集体或称簇状物,此时溶液中未成对电子的百分 率减少,溶液的摩尔磁化率随之降低. 三是在浓溶液中,氨合金属离子与氨合电子结合,如同熔融的金属一 样,其密度低于稀溶液,电导及磁化率也与纯金属接近,故有“稀释的 金属”之称. 有些金属的液氨溶液,在一定温度和浓度范围内存在两 个互不相溶的平衡液相. 较重的液相呈蓝色,其中金属的浓度较小; 较轻的液相呈古铜色,其中金属的浓度较大. 这种有趣的事实已见于 钠、钾、钙、锶和钡等金属的液氨溶液. 四是所有金属的液氨溶液 均不太稳定,长期放置或在催化剂如Pt 、Fe、Fe2O3 等存在时便会 分解. 以碱金属为例,其反应为:
2.3酸—碱性质、酸碱性质的范围由溶剂决定,应注意溶剂的拉平 效应. 2.4自偶电离.在溶剂中将有溶剂分子和由自偶电离过程形成的正、 负离子. 以上四点正是水所具备的,水的介电常数ε为78.36,是强极性分子, 可以与许多离子发生离子—偶极作用和配位作用. 例如: 生成〔Cu(H2O)4〕2+,又能和F-、Cl-、OH-等离子形成较强 的氢键。所以水是理想的溶剂。然而有些反应在水中不能发生而 却能在其它溶剂中发生,甚至发生与水中相反的反应,无疑非水 溶剂的研究必然对科学实验和工农业生产产生重大的影响。
这是液氨体系中的两性反应. 如:
这也与水中某些两性氢氧化物可溶于过量的碱溶液的反应相类似.
(2) 金属的液氨溶液及其反应. 液氨作为溶剂的特异之处是它能够溶解碱金属、碱土金属、铝以 及某些稀土等活泼金属,所得的溶液都呈蓝色. 把这些溶液稀释都具 有相同的吸收光谱而与溶解的金属无关. 这些金属的氨溶液还都具 有良好的导电性. 高浓度时溶液呈古铜色,其导电性接近于金属. 这 些现象都曾引起化学家们的莫大兴趣,进行了大量的研究.
( 2 )区分效应
在溶剂 SH 中,对于比 更弱的酸,能分辨其强弱, 对于比 S- 更弱的碱,能分辨其强弱,这种现象就是区分 同一种溶剂,对于某一些物质是拉平性溶剂,而对另 一些物质,则可能是区分性溶剂。例如,对于 HClO4、 H2SO4 、 HCl 和 HNO3 来说水是拉平性溶剂,而对于 HCl 、 HAc 、 HCN 来说水则是区分性溶剂。溶剂的酸碱 性越弱,其区分效应越大。惰性溶剂没有明显的接受质子 的现象,故无拉平效应,是很好的区分性溶剂。
醋酸锌在醋酸溶液中呈两性,因为它微溶于醋酸,但却 易溶于HCl 和NaAc 的醋酸溶液:
这两个反应类似于水溶液中Zn (OH) 2 溶于HCl 或 NaOH 的反应.醋酸对于有机化合物是良好的溶剂,并 广泛地用作那些要求酸性比水强而在水中又不能发生 的反应介质.
3.3硫酸
1、特点: (1)具有较大的粘度,这是由于硫酸分子间形成氢键而有较 高缔合,溶质在硫酸溶剂中溶解和结晶都比较慢,并且较难从 结晶产物中除去残留的溶剂。 (2)介电常数比水高,是离子化合物的较好溶剂 。 (3)是较强氧化剂,易被氧化物质不能用硫酸作溶剂。 2、H2SO4的电离: 2 H2SO4 = HSO4- + H3SO4+ 2 H2SO4 = H3O+ + HS2O7 - H2S2O7 +H2SO4 = H3SO4+ + HS2O7-
1 溶剂的分类Fra bibliotek1.1根据溶剂分子中所含的化学基团分类:
从分子的组成结构特征来估计同一类溶剂分子的极性大小,从而 估计它们对有机物和无机物的溶解能力 例如:水和醇做比较,由于醇被看作是水分子中一个氢原子被有机 基团所取代,其分子的极性必定比水弱,因而醇对无机物的溶解 能力一般比水弱,而对有机物的溶解能力一般比水强.
文献综述-参考模板
文献综述LaFeO3的制备及其应用研究现状08092410 张三摘要:LaFeO3作为钙钛矿型复合氧化物,是一种具有独特物理性质和化学性质的新型材料,对LaFeO3的制备及其应用的研究具有重要意义。
本文主要综述了溶胶-凝胶法、低温熔盐法、共沉淀法、柠檬酸法、固-液界面法、固相反应法和燃烧法等制备LaFeO3的方法,概述了LaFeO3在光催化、汽车尾气处理、燃烧催化和复合固体推进剂等方面的应用。
关键词:钙钛矿、LaFeO3、光催化1. 引言随着工业技术的飞速发展,环境污染问题日益突出。
目前国内常用的有机物废水处理技术难以达到有效的治理。
大量研究表明,光催化氧化法去除水中有机污染物具有方法简单、氧化能力极强的特点。
最近10年来,半导体光催化剂在应用中得到了飞快的发展。
光催化降解有毒污染物质已成为比较热门的研究课题之一。
目前研究较多的是TiO2、WO3、ZnO等氧化物半导体材料,对钙钛矿型复合氧化物ABO3光催化活性的研究处于起步阶段[1]。
钙钛矿型氧化物是一类容易形成阳、阴离子缺陷的化合物,其丰富的氧缺陷,很容易活化吸附氧分子。
根据光催化原理,当催化剂处于溶液中时,在光的照射下激发出光致电子和光致空穴,使催化剂表面吸附氧、水等转化为高活性的·OH自由基,与表面有机物分子发生氧化还原反应,使有机物降解[2]。
具有典型ABO3型钙钛矿结构的具有LaFeO3此特性。
近年来,由于LaFeO3具有好的晶体结构、磁性、电导性、压电和电光性质,在固体电解液、固体燃料电池、发动机、电化学器件、传感器等领域得到应用[3]。
它的研究成为材料科学新的发展方向,但在光催化降解有机物方面研究较少。
2. LaFeO3的结构钙钛矿型(ABO3)复合氧化物是一种具有独特物理性和化学性质的新型无机非金属材料,其结构示意图如图1所示。
A位一般是稀土或碱土元素离子,B位为过渡元素离子,A位和B位皆可被半径相近的其他金属离子部分取代而保持其晶体结构基本不变。
非水介质中酶催化反应类型及其应用
非水介质中酶催化反应类型及其应用摘要:酶催化反应在医药、食品、以及化工领域有着广泛的应用。
酶催化反应体系,从水溶液转变到水互溶有机溶剂、水-有机介质两相反应体系、微水有机溶剂、反向胶束体系,该文对近几年来非水介质中酶催化反应研究进展进行了总结,详细地综述了非水体系酶催化反应的类型,提出了应用前景,系统的介绍了固定化酶在非水介质中的催化动力学行为。
关键词:非水介质酶催化反应固定化酶1.非水介质中酶的催化反应及其特征传统的理论认为,生物催化剂,包括酶、细胞均是在水溶液环境下催化水溶性底物的转化。
酶作为生物催化剂,在体外只能在水溶液环境才能保持活性,而再有机介质中往往失活或变性。
然而事实并非如此,如向酶溶液中加入能与水互溶的酒精等,或制作乳化的水-有机溶剂两相系统,甚至在无水的有机介质中没扔能具有催化活性,证明了在非水有机介质中酶仍能进行催化反应,并且还具有与水溶液系统不同的一些奇异特性。
1984年,美国麻省理工学院的科学家Klihanov成功地实现了猪胰脂肪酶在99%的有机溶剂中催化三丁酸甘油酯与醇之间的转酯反应,并证实了酶在100℃高温下,不仅能够在有机溶质中保持稳定,而且还能显示出很高的的催化没活力。
这一发现为酶学研究的应用又带来了一次革命性的飞跃,并成为生物化学和有机合成研究中迅速发展的领域。
这个试验为非水相酶学奠定了基础。
2.酶的固定化研究2.1 固定化酶的概论固定化没事20世纪50年代发展起来的一项新技术。
所谓固定化酶,即用固体材料将酶束缚或限制与一定区域内,仍能进行其特有的催化反应,并可回收及重复使用的一类技术。
2.2 固定化酶的优缺点与游离酶相比,固定化酶有以下优点:①容易将固定化酶和底物、产物分开②可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应③在大多数情况下,能够提高酶的稳定性④酶反应过程能够加以严格控制⑤产物溶液中没有酶的残留,简化了产物的提取纯化工艺⑥比游离酶更适于进行多酶反应⑦可以增加产物的收率,提高产物的质量⑧酶的使用效率高,成本低同时,固定化酶也存在一些缺点:①固定化时,酶活力有损失②增加了生产的成本,工厂初期投资较大③只能用于可溶性底物,而且适用于小分子底物,对于大分子底物不适合④与完整菌体相比不适于多酶反应,特别是需要辅助因子的反应⑤胞内酶经过酶的分离过程2.3 酶的固定化方法酶的固定化方法通常按照用于结合的化学反应的类型进行分类,可分为吸附法、包埋法、共价结合法、交联法4种。
综述白藜芦醇
不同砧木葡萄组织中白藜芦醇含量的差异摘要:用HPLC 法测定由不同砧木嫁接的葡萄果肉、叶柄、种籽、叶片、果皮及果穗轴中白藜芦醇的含量, 发现葡萄各组织中白藜芦醇含量的差异很大。
其中葡萄果穗轴和果皮中的含量较高,其次是叶片、种子和叶柄,葡萄果肉中白藜芦醇含量最低,这一发现从而为应用优选砧木制作高白藜芦醇含量的葡萄酒, 进行为葡萄皮渣的综合利用提供了依据。
关键字:白藜芦醇、葡萄皮渣、果穗轴、高效液相色谱法、毛细管电泳法、气质联用法、薄层扫描法、示波分析法一、白藜芦醇的简介:目前,已知白藜芦醇及其衍生物存在于葡萄属、蓼属、桑树、花生、买麻藤、朝鲜槐等12科、31个属的72种植物中,然而就其含量而言,葡萄属、蓼属最高,并且人类日常生活中摄入白藜芦醇的方式主要有两种:一是饮用红葡萄酒、服药片和保健品等药用方式,二是来自于葡萄皮和葡萄籽以及中药虎杖等。
白藜芦醇(resveratrol, 3,4’,5-三羟基二苯乙烯),存在于葡萄、虎杖、花生、桑葚等许多植物中,其中葡萄,尤其是葡萄皮中含量较高,分子式为C14H12O3,相对分子量为228.25 。
它是葡萄属植物在抵御真菌侵染、机械、紫外线和臭氧等伤害时产生的植保素次生代谢产物,对人类健康特别是预防心血管疾病等方面具有显著功效。
白藜芦醇是一类在多种植物中存在的天然有机化合物,多以单体和其糖苷形式存在,每一种形式又存在顺、反两种异构体,故一般有4 种存在形式:顺式白藜芦醇、反式白藜芦醇、顺式白藜芦醇苷和反式白藜芦醇苷,在自然界中主要以反式存在,为无色针状结晶,熔点为256℃~257℃,升华温度为261℃,易溶于乙醚、氯仿、甲醇、乙醇、丙酮、乙酸乙酯等有机溶剂。
从大量的研究结果发现,白藜芦醇及其糖苷异构体是生物活性物质,对人体具有保健作用[1] ,它是一种对人类健康有显著作用的天然活性物质,在国际上已引起了广泛的关注。
由于其特殊的保健功能而备受消费者的青睐。
据报道,白黎芦醇除了可以治疗皮炎、癣等过敏性急病外,还能降低血清和肝脏的脂质、减少血小板凝聚、预防动脉硬化、防止冠心病、保护肝脏。
文献综述
文献综述---含氮杂环类配体与稀土金属配合物的研究进展化学系09专接本092002091012曲建娟前言稀土离子具有独特的电子结构和成键特征,配位数高且多变,因而稀土配合物表现出独特的光、电、磁性质[1]。
有机配体与稀土离子配位形成的配合物,一直是一个极其活跃的研究领域,并已成为当前生物、医学、光、电、磁等方面科学研究的重要内容[2]。
另外稀土有机配合物也是一类发光性能好、颜色纯度好、发光效率高的发光材料,与一般金属配合物不同的是,稀土离子与有机配体形成配合物后,可通过分子内能量传递有效地将有机配体吸收的能量传递给中心稀土离子,而使其发射出比未形成配合物前更强的特征荧光。
所以在太阳能转换器、光纤放大器、固态激光器、显示器、白光LED器件、荧光标示、医学免疫分析、传感元件等诸多方面展示出广泛的应用前景。
因此,人们对新型高效稀土配合物发光材料的合成与光谱特性的研究开展了大量的富有成效的工作,获得了许多具有优良发光性能的稀土配合物[3]。
正文一、含氮杂环类配体的研究目前,含氮杂环化合物及其衍生物的应用越来越广泛,在人类健康和农业生产中发挥着重要的作用。
国际上很多课题组在从事着这一领域的开发和研究,使得关于新型含氮杂环化合物的合成及其生物活性的研究显得十分活跃。
含氮类化合物及其衍生物在药品开发过程中的应用十分广泛,从具有划时代意义的青霉素到第四代头孢菌素、抗高血压利血平,具有抗肿瘤活性的嘧啶拮抗物,合成类镇痛药物,巴比妥类镇静安眠药等,含氮化合物都担当着重要的角色。
在农药方面,含氮类化合物异军突起,逐步发展为新农药开发的主流,不但有杀菌剂、除草剂,而且也成功开发出许多超高效杀虫剂[4]。
含氮类化合物在农药方面的超高效性不但降低了生产成本,而且也减小了对环境的污染,其次大多数含氮杂环化合物新农药对温性动物毒性较低,对鸟类兽类的毒性也很小,如目前广泛使用的烟碱类吡虫啉,嘧菌脂,三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂。
手性杂环化合物因其具有独特的结构特点及生理作用越来越受到人们的重视,将在化学杀菌剂通向无公害道路上起重要的引导作用。
非水溶剂锂-空气电池中的氧气电极反应
反应(4)的可逆性可以通过循环伏安实验观察到[16]。例如在饱和了氧气的0.1 mol/L四丁基氯酸铵(TBAClO4)-CH3CN电解液中,用金工作电极在不同扫速下做循环伏安实验,见图2。对还原峰和氧化峰面积进行积分能够得出还原反应和氧化反应的电量相等,证明该反应是可逆的。
图1 锂-空气电池示意图[2]Fig.1 Scheme of a Li-air cell[2].
式中,α是电子转移系数,通常在0.3~0.7之间,αn的值可以通过在两个不同扫速下的伏安实验得到:
上述的循环伏安结合现场拉曼光谱电化学研究证明了氧气还原成超氧自由基的反应是单电子反应。于是,多种电化学方法可用于研究这个反应,如
测量氧气的浓度和扩散系数,反应的电子转移速率常数等。在大电极上的电势阶跃和微电极上的稳态极化联用可以用于求解氧气的浓度和扩散系数[17],如方程 (5)和(6)。
图2 金电极在饱和了氧气的0.1 mol/L TBAClO4-CH3CN电解液中在不同扫速下的循环伏安图[16]Fig.2 Scan rate dependent CV's in 0.1 mol/L tetrabutylammonium perchlorate(TBAClO4)-CH3CN saturated with O2,at a gold electrode[16]
判断溶剂极性
溶剂溶解能力的判断指标非水溶剂对高聚物、油垢等的溶解,既包括使被溶解的物质转变成分子状态的溶解过程,也包括使被溶解物质溶胀和分散为更小颗粒状态的过程。
其溶解能力的大小可由多种方法和指标判断。
常用的极性相似相溶原则、溶解度系数、KB值——贝壳松脂丁醇值和苯胺点等。
1.极性相似相溶原则极性小的物质易溶解于极性小的溶剂中;极性大的物质易溶解于极性大的溶剂中。
例如,属于非极性的常用溶剂有苯、甲苯、汽油等,可以考虑用其溶解天然橡胶,尤其是未经硫化的橡胶,无定型聚苯乙烯和硅树脂等。
属于中等极性的常用溶剂有酯、酮、卤代烃等,可以溶解环氧树趴不饱和聚酯树脂、氯了烯橡胶;聚氯乙烯和聚氨基甲酸酯等。
属于极性的常用溶剂有醇、酚以及水等,可以溶解或溶胀聚—醚、聚乙烯醇、聚酰胺、聚乙烯醇缩醛等。
当高聚物分子中含有不同极性的基团时,宜采用由含有不同极义性的溶剂组成的混合溶剂。
例如,由强极性的乙醇和非极性的苯的混合溶剂、可以溶解和清除含二醋酸纤维素酌聚合物垢,二醋酸纤维素分子中既含有极性较小的醋酸脂基,又含有强极性的羟基;采用单一溶剂不易于溶解。
当高聚物处于晶态时,其溶解的过程先是破坏结晶,这是一个吸热过程,所以,加热有利于其完成;然后再被溶剂分散、溶解。
非极性晶态高聚物若被加热到熔点附近,比较容易被溶剂溶解。
极性的晶态高聚物进入极性溶剂以后,分子中的无定形部分可以和溶剂分子相互作用,在分子间形成极性键,并放出热,有利于补偿破坏晶格所需要的能量。
因此,在常温下,极性高聚物可以溶解于极性溶剂中。
例如,极性的聚酰胺等能溶解于极性的甲酚中。
2.溶解度系数δ相似原则溶解度系数δ又称为溶解度参数,是将单位体积(1cm3或1m3)的物质分子分散所需的能量。
它代表物质分子间相互吸引和作用力的大小;溶解度参数和分子的极性有关。
溶解度参数大的物质,其分子极性强,分子间的作用力大。
溶剂和溶质的溶解度参数越相近,越易于相互溶解,符合相似相溶的规律。
Suzuki反应综述
Suzuki反应综述一、水溶性非膦配体/钯催化体系Wu 等以水溶性联吡啶基季铵盐为配体 19 (Scheme 14)用于Pd 催化的水相 Suzuki 反应. 在催化剂用量0.1 mol%, 芳基溴代物∶苯硼酸∶K 2CO3 =1 ∶1.3∶2( 物质的量比), 反应温度 100 ℃时, 取得较好的产物收率, 催化剂可循环利用5 次. 进一步研究发现 , 在TBAB 存在下, 此催化体系可有效实现芳基氯代物的偶联反应.Pawar 等将吡啶基二乙胺磺酸钠 20 (Scheme 15)作为配体和碱用于纯水相 Pd催化 Suzuki 反应. PdCl2 用量为5 mol%, 芳基卤代物∶芳基硼酸∶20=1∶1.2∶1 ( 物质的量比), 室温条件下反应3 ~4 h, 可使芳基溴代物和芳基碘代物的Suzuki 反应较好进行.Adidou 等合成了一种键合在 PEG350 上的二吡啶基甲胺配体21 (Scheme 16), 成功用在纯水体系中 Pd催化的芳基氯代物 Suzuki 反应. Pd(OAc)2 用量为 0.1 mol%, 芳基氯代物∶芳基硼酸∶K 2CO3TBAB =1 ∶1.1∶2 ∶0.5( 物质的量比), 反应体系加热至100 ℃反应15 h, 取得较好的收率.Mai 等合成了一种与 PEG2000键合的二吡啶配体22 (Scheme 17), 成功用于芳基卤代物和四苯基硼酸钠的Suzuki 偶联反应(Eq.4)在PEG2000/H2O 的混合溶液中, Pd(OAc)2 用量为0.5 mol%, 反应温度 110 ℃时, 对芳基溴代物表现出较好的反应活性, 对于含吸电子基团的芳基氯代物也具有一定的反应活性.Zhou等合成系列二亚胺型配体 23 (Scheme 18),并成功用于水相Suzuki 反应. 在钯催化剂用量为 0.01 mol%, 芳基溴代物∶苯硼酸∶K 2CO3 =1 ∶1.3∶2( 物质的量比), 分别考察了水/ 乙醇混合溶液和纯水体系中的Suzuki 反应. 结果表明, 水/乙醇混合溶液中 Suzuki 反应速率高于纯水溶液, 其原因可能是反应底物在纯水中溶解性较差所致. 进一步研究发现, 纯水体系中, TBAB 的加入极大地提高了 Suzuki 反应的速率, 并有效地抑制了苯硼酸脱硼副反应的发生.Li 等将一种胍 24 (Scheme 19)/Pd配合物用于室温下的水相Suzuki 反应. 在3 mL 乙醇和水的混合溶液中, Pd 催化剂用量为1 ~2 mol%, 芳基卤代物∶苯硼酸∶K 2CO3 =1 ∶1.2∶3( 物质的量比), 室温条件下, 对芳基碘代物、溴代物均表现出较好的催化活性. TBAB的加入还可使芳基氯代物的偶联反应进行.Kostas 等成功将一种水溶性卟啉/Pd 配合物25 Scheme 20)用于纯水相 Suzuki 反应. 催化剂用量为 0.1 mol%, 芳基溴代物∶芳基硼酸∶K 2CO3 =1 ∶1.5∶2( 物质的量比), 加热至 100 ℃反应 1 ~4 h, 取得较好的产品收率. 催化剂虽能重复使用但经第二次循环后催化活性明显降低, 产物收率从100%降至76%.Conelly-Espinosa等将一种水溶性N,O-多齿Pd催化剂26 (Scheme 21) 成功用于纯水相 Suzuki 反应. 它可有效催化芳基溴代物的 Suzuki 反应, 反应结束后, 可通过二氯甲烷萃取分出产物, 含有催化剂的水相可高效地循环使用4次.Gülcemal 等将两种水溶性 N,N 或N,O 双齿Pd配合物27 和28 (Scheme 22) 用于纯水相 Suzuki 反应. 此催化体系对芳基溴代物取代基的电子效应比较敏感, 对含吸电子基团的芳基溴代物表现出较高反应活性. 例如对溴苯乙酮与苯硼酸 Suzuki 反应的 TON高达100000而含供电子基团芳基溴代物的偶联反应只有在 TBAB存在下才能顺利进行.Fleckenstein等合成了一系列磺化的 N-杂环卡宾型配体29 和30 (Scheme 23). 研究表明, 此催化体系对含有吸电子或供电子取代基的芳基氯代物均表现出较高的催化活性. 它还对N-杂环芳基氯代物显示较高的催化活性, 例如: 2- 氯吡啶和 2- 氯喹啉可与 1- 萘基硼酸顺利发生Suzuki 反应.Roy 等合成一种磺化的 N-杂环卡宾/Pd 配合物31 (Scheme 24). 它在水/ 正丁醇两相中, 可使芳基氯代物Suzuki 反应顺利进行. 此催化体系还对N-杂芳环氯代物具有较好的催化活性.Godoy 等合成一系列磺化的 N-杂环卡宾/Pd 配合物32 ~35 (Scheme 25). 催化剂对在纯水体系或异丙醇/水体系中的芳基溴代物显示出较好的催化活性. 同时发现, 以催化剂 32的催化活性最高, 在TBAB 存在下还可活化芳基氯代物.Tu等研发了一种水溶性二苯并咪唑基吡啶/Pd 配合物36 (Scheme 26). 在极低的催化剂用量(0.005 mol%)下, 即可在纯水体系中实现水溶性芳基溴代物的 Suzuki反应, 然而, 对于油溶性芳基溴代物则需要有机共溶剂甲醇的存在下, 反应才能顺利进行.Bai 等合成一种水溶性Pd(II)/[SNS]配合物37 Scheme 27), 并用于水相 Suzuki 反应. 在 5 mL 水溶液中, 催化剂用量为 2 mol%, 芳基溴代物∶苯硼酸∶Na2CO3=0.5∶0.6∶1( 物质的量比), 75 ℃条件下反应 6 h, 4-溴苯乙酮和苯硼酸的收率为100%. 但此催化体系仅对水溶性芳基溴代物表现出较好反应活性.Li 等研究了2- 芳基萘并噁唑环钯配合物 38 (Scheme 28)催化的纯水相 Suzuki 反应发现, 在催化剂用量为0.1 mol% 时, 对含有吸电子、供电子和位阻基团的芳基溴代物均表现出较好的催化活性. 当催化剂负载量提高到1 mol%时, 含吸电子基团的对氯硝基苯也可顺利进行偶联反应, 产物收率为65%.Zhou 等也合成了一类环钯配合物 39 和40 (Scheme 29), 并成功用于纯水相中芳基溴代物的 Suzuki反应. 在催化剂用量为10-5mol% 条件下, 对溴苯甲醚与苯硼酸的 TON高达9.3×10^6, 催化剂可高效地循环使用5 次.Zhang 等将超声波技术用到纯水相中含杂环二茂铁亚胺异环环钯化合物41 和42 (Scheme 30) 催化的Suzuki 反应. 在催化剂41 用量为0.5~1 mol%, 碱为K 3PO4, TBAB 存在下, 反应温度90 ℃下反应0.5~3 h可高效地催化芳基碘代物和溴代物. 当催化剂换为42时, 芳基氯代物的 Suzuki 反应也可顺利进行. 超声波和常规搅拌方法的对比实验表明, 超声波方法可明显加速Suzuki反应速率.二、非水溶性配体/钯催化的水相Suzuki反应1非离子双亲化合物促进的Suzuki反应Lipshutz 等将一系列非离子双亲化合物作为促进剂用于钯配合物催化的水相 Suzuki 反应. 在对Scheme 31 所列多种非离子双亲化合物的促进效果进行考察后发现, 双亲化合物的加入可有效提高Suzuki 反应速率, 其中以PTS 的效果最为显著. 在水溶液(2 wt% PTS) 中, 催化剂43 (Scheme 32) 用量为 2 mol%, 室温条件下芳基溴代物即可顺利进行 Suzuki 反应. 此催化体系对位阻较大的2,4,6-三异丙基溴苯也具有较高催化活性, 反应 24 h, 收率可达76%. 催化剂 44 (Scheme 32) 则对芳基氯代物显示出较高的催化活性, 2,4- 二甲基氯苯和4- 甲氧基苯硼酸在室温下反应11 h, 收率可达99%.Lipshutz 等还将PTS/H2O 体系应用到杂环芳基溴代物的Suzuki 偶联反应. 在水溶液(2 wt% PTS)中, 催化剂43 (Scheme 32) 用量为 2 mol%, 室温或 40 ℃条件下, 芳基或杂环芳基溴代物和芳基或杂环芳基硼酸可顺利进行Suzuki 反应. 作者还将催化剂 45 (Scheme 33) 用于芳基氯代物的 Suzuki 反应中, 并考察了 PTS, TPGS 和Triton X-100 对Suzuki 反应的影响, 结果发现 PTS (2 wt%)的促进作用也是最明显.对PTS/H2O 体系用于丙烯基醚和芳基硼酸 Suzuki反应(Eq. 5)中的研究结果表明在水溶液(2 wt% PTS)中, 催化剂 46 (Scheme 34) 用量为 2 mol%, 室温条件下, 多种取代基的烯丙基醚和芳基硼酸均可顺利进行Suzuki 反应, 收率为71% ~99%.2. 微波促进的水相Suzuki反应1986 年, Gedye和Giguere等同时发现通过微热加速有机合成反应的现象. 1995 年, Strauss 报道了在密闭反应容器中, 通过微波加热水溶液产生了过热水反应体系. 随着微波技术的发展, 将微波辐射应用于水相有机反应引起了化学家的高度关注.近年, Leadbeater 等首次将微波促进的方法用于过渡金属催化的C—C 偶联反应. 相对于传统加热方式, 微波促进的方法可使长达几小时甚至几十小时的偶联反应缩短至几十分钟乃至几分钟, 且催化剂用量可明显降低到10-6级.2.1 水/ 有机混合溶液反应体系Miao等将催化剂 47 (Scheme 35) 用于芳基氯代物和苯硼酸的 Suzuki 偶联反应. 在V(DMF) ∶V( 水)=5∶1的混合溶液中, 催化剂47 用量为3 mol%, 芳基氯代物∶苯硼酸∶Cs2CO3 =1 ∶1.5∶4( 物质的量比) 时, 在TBAI 存在下, 微波加热至 150 ℃保持 15 min, 反应收率可达99%.Bedford 等制备了一种可有效活化芳基氯代物的催化剂Pd(OAc)2/PCy3. 在二噁烷/ 水( V ∶V =6 ∶1) 的混合溶液中, 通过微波加热至 180 ℃, 可使芳基氯代物的Suzuki 反应顺利进行. Zhang等考察了微波加热下用苯基全氟正辛基磺酸盐代替卤代芳烃与苯硼酸的Suzuki 反应(Eq. 6). 在V( 甲苯) ∶V( 丙酮) ∶V( 水) =4 ∶4 ∶1 的混合溶液中, 以10 mol% Pd(dppf)Cl2 为催化剂, 微波加热至 130 ℃反应10 min, 产物收率高达 95%. 这种方法的特点在于过量的苯基全氟正辛基磺酸盐容易通过萃取法从反应混合物中分离出来. 微波促进的水相 Suzuki 还广泛应用于药物、天然产物和聚合物的合成研究.Gong 和He将微波促进的水相Suzuki 反应用于 4- 芳基苯丙氨酸化合物的合成(Eq. 7). 在水/ 乙腈( V ∶V =1 ∶1) 的混合溶液中, 以PdCl2(PPh3)2 为催化剂, 碱为 Na2CO3, 微波加热至150℃反应 5 ~10 min. 结果表明, 碘代、溴代及氯代芳环化合物均可与 4- 丙氨酰基苯硼酸顺利进行 Suzuki 偶联反应.Han 等以Pd(PPh3)4 为催化剂, 在体积比为 1 ∶1的水/丙酮中, 微波加热至100 ℃, 反应15 min, 可使Eq. 8的溴化荧光素与罗丹明衍生物的 Suzuki 反应获得57% 的收率.Appukkuttan等以Pd(PPh3)4(5 mol%) 为催化剂以水与DMF混合溶液( V∶V=1∶1) 为溶剂, 考察了微波作用下的2- 溴-4,5- 二甲氧基苯乙胺甲酸酯与苯硼酸的Suzuki 偶联反应(Eq. 9). 结果表明, 相对于传统加热方式, 微波加热方式有明显加速作用. NaHCO3是最适宜的碱, 适宜反应温度为 140 , ℃反应时间为 10 min带有强给电子性、空间位阻较大的芳基溴代物与含有吸电子基团和位阻基团的硼酸均可在微波加热条件下顺利进行Suzuki 反应. 值得指出的是,希望对大家有所帮助,多谢您的浏览!微波加热还可有效避免传统加热条件下苯硼酸自偶联发生.Nehls 等分别以传统加热和微波加热两种方式考察了在水/ 四氢呋喃(THF) 混合溶液中制备一种含聚酮单元的半导体聚合物(Eq.10) 的工艺条件. 在V(THF) ∶V( 水) =4 ∶1 的混合溶液中, 以PdCl2(PPh3)2 (4 mol%)为催化剂, 碱为 Na2CO3, 在微波功率分别为 70, 100 和150 W 条件下反应12 min, 相应地得到了分子量为3700, 4200 和12600 的聚合物. 而在传统油浴加热条件下, 要得到相近分子量的聚丙酮需要将反应体系加热到回流状态并保持1 ~3 d.(注:可编辑下载,若有不当之处,请指正,谢谢!)授课:XXX。
节水染色和非水介质染色技术的研究进展
"0"1年第&期!展与述%・11・节水染色和非水介质染色技术的研究进展黄昊,任燕!,尚玉栋,徐成书(西安工程大学纺织科学与工程学院,陕西西安710048)摘要:节水染色和非水介质染色是当今印染行业研究的重要方向。
目前,国内应用较多的节水染色技术有原位矿化染色、泡沫染色、}性染料湿短蒸染色等,非水介质染色技术有超临界二氧化碳染色、反胶束体系染色、有机溶剂悬浮体系染色等,对上述技术分别进行归纳总结,对比分析其优缺点,综述了节水染色和非水介质染色领域的应用进展。
关键词:染色;节水;非水介质;原位矿化染色;超临界CC"流体染色中图分类号:TS190.5文献标识码:A文章编号:1673-0356(2021)04-0011-04水资源是关系到国计民生的基础资源,中国人均水资源只有2000多<3,整体上是一个水资源脆弱型国家。
针对传统印染行业中存在的耗水量大、污水排放量大、污染物含量高、染料利用率低等问题,近年来,世界各国都投入了大批人力、物力来进行节水、无水染色技术的研发。
目前,原位矿化染色、超临界CO2流体染色、活性染料湿短蒸染色等染色技术都取得了一定的突破性进展。
1节水染色技术1.1原位矿化染色西安工程大学邢建伟教授科研团队研发了一种染色加工的新型染色技术——原位矿化染色技术。
该技术是在染色和固色阶段结束后,在未排放的染色残浴中加入自制的矿化偶合剂,使纤维上未固着完全的染料及染色残液中残留的染料和助剂分解为无色小分子物及二氧化碳和水。
与传统染色工艺相比,原位矿化染色技术能够在保证染品色牢度、强力及各项理化性能的同时,达到深度节水、减排的效果,有效降低了生产成本。
目前,该技术已经能够成熟应用于蛋白质纤维、纤维素纤维和合成纤维的产业化生产加工中%在纤维素纤维的原位矿化染色研究方面,邢建伟囚等进行了纯棉筒子纱的原位矿化染色生产试验。
与传统染色工艺相比,采用该技术可使染色用水节约40.56%,染色废水COD"值降低69.99%,BOD5值降收稿日期:2020-11-24基金项目:国家自然基金项目(21908171))陕西省自然科学基础研究计划(2019JQ-847))陕西省教育厅专项科研计划(19JKO368)作者简介:黄昊(1998-),男,江苏泰州人,硕士研究生在读,主要研究方向为纺织品新型染整技术,E-mail:*****************%*通信作者:任燕,E-mail:*************%低79.18%,染色废水总磷含量降低36.55%,染色废水总氮含量降低47.33%,染色废水色度降低49.89%。
水热溶剂热合成学习材料-(12)-水热溶剂热合成综述
例如:MexOy+Hz——xMe+yHzO 其中 Me 为银、铜等
(5)水热分解:某些化合物在水热条件下分解成新的化合物,进行分离而得 单一化合物超细粉体。
例如:ZrSiO4+NaOH——ZrO2+NaSiO3 (6)水热结晶:可使一些非晶化合物脱水结晶。
例 如 : A I( O H )3——A l 203·H20 2 水热法反应装备
合 填充度一定时,反应温度越高,晶体生长速度越大,在相同反应温度下填
热 充 度 越 大 , 体 系 压 力 越 高 , 晶 体 生 长 速 度 越 快 。 因 此 在 实 验 中 我 们 既 要 保
剂 持反应物处于液相传质的反应状态,又要防止由于过大的装填度而导致的
溶
热
水
大
科
过高压力。实验上,为安全起见,装填度一般控制在 60%一 80%之间,80% 以上的装填度,在 240℃是压力有突变。
料,成本相对较低;⑥容易得到好取向,更完整的晶体;⑦在成长的晶体
中,比其他方法能更均匀地进行掺杂;⑧能调节晶体生长的环境。水热法
也存在着一些缺点。由于水热反应在高温高压下进行,因此对高压反应釜
群
进行良好的密封成为水热反应的先决条件,这也造成水热反应的一个缺点:
流
水热反应的非可视性。只有通过对反应产物的检测才能决定是否调整各种
促进剂,同时又是压力传递介质,通过加速渗透反应和控制其过程的物理
化学因素,实现无机化合物的形成和改进。水热合成法既可制备单组分微
小单晶体,又可制备双组分或多组分的特殊化合物粉末,克服某些高温制
的纳米晶,
晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚,原料较便宜,可以得到
与其它传统制备路线相比,溶剂热合成的显著特点在于:反应在有机
硫碘循环制氢中Bunsen反应新方法的研究进展
摘 要 热化学硫碘(SI)循环分解水是目前有较高效率且可以在相对较低温度条件下进行的制氢方法之 一。其中的 Bunsen反应作为循环的核心步骤尤为重要。为了更方便有效地分离 Bunsen反应的生成物硫酸与 氢碘酸,许多学者研究了 Bunsen反应的新方法。本文对非水溶剂中的 Bunsen反应和电化学 Bunsen反应两种 新方法进行了综述。讨论了非水溶剂中实现反应生成物分离的方法,对比了各种非水溶剂的性质及其优缺 点。目前,所发现的溶剂在分离生成物方面已达到要求,可用于 Bunsen反应,但溶剂的回收再利用比较困难。 概述了电化学 Bunsen反应的研究现状,对目前在电化学 Bunsen反应中有突破进展的两个团队的工作进行了 对比。现今对该方法的探讨主要集中在反应基础特性方面,未来可以加强电化学 Bunsen反应机理、反应电池 结构设计与优化、以及新型 SI循环系统构造的研究。 关键词 氢能;硫碘循环;溶剂;电化学 Bunsen反应 中图分类号:O646 文献标识码:A 文章编号:10000518(2018)04039407 DOI:10.11944/j.issn.10000518.2018.04.170151
1 非水溶剂中 Bunsen反应
在传统 Bunsen反应中,水既是反应物也是溶剂,但过量水稀释了酸溶液,增加了后续浓缩和分离过 程的能耗,降低了整个 SI循环的热效率[1618]。如果有一种溶剂只能溶解一种生成物且与水不互溶,就 能简单地使两种生成物分离。选择的溶剂需要有疏水性、热稳定性,并且能方便地分离硫酸和氢碘酸, 此外还要容易回收。目前,认为适用于 Bunsen反应的溶剂主要从以下 3种溶剂中筛选。 1.1 分子溶剂
第 4期
张耀等:硫碘循环制氢中 Bunsen反应新方法的研究进展
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