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本论文设计并分别合成了一系列具有表面催化位点和中心催化位点的均三嗪多枝状金属催化剂。首先,以Beheras amine为多枝状结构合成单元,利用三聚氯氰具有分级取代活性的特点,通过控制反应温度来合成不同数目和种类的多枝状化合物。同时将不同长度的烷基碳氢链或碳氟链引入所设计的催化剂分子之中,使其具有一定的表面活性,从而达到水相乳液催化有机反应的目的。具有表面催化位点的均三嗪多枝状金属催化剂的外围多枝状羧酸基团能够与稀土金属离子反应得到Lewis酸催化剂,分子中的不同长度的烷基碳氢链和碳氟链赋予催化剂配体在水中的表面活性。通过测得多枝状羧酸钠盐配体的不同浓度水溶液的表面张力,确定不同长度烷基碳氢链和碳氟链配体的临界胶束浓度(CMC),其水溶液的最低表面张力可降至35-40 dyn·cm-1。将与稀土反应得到的催化剂应用于螺羟吲哚吡喃的水相合成中,经过催化剂筛选确定全氟辛基链多枝状羧酸镱的催化效果最好(产物产率97%),并且催化剂具有一定重复使用性。将该催化体系应用于靛红与吲哚的反应中,发现用全氟辛基链多枝状羧酸镱对催化合成3-二吲哚靛红的产率较高(93%),而全氟辛基链多枝状羧酸钠对合成3-吲哚-3-羟基靛红显示出较好的催化效果,产率可达到92%。
具有中心催化位点的均三嗪多枝状金属催化剂的中心配位点为哌嗪环,能够与PdCl2络合,外围的多枝状羧酸钠和长碳氢链构成分子的亲水亲油两亲结构,能够在催化反应过程中形成胶束。该催化体系在催化水相Suzuki反应的应用中取得了很好的催化效果,在水相室温条件下,其反应的分离产率可达99%,而且催化剂能够重复使用3次以上。
具有表面催化位点和具有中心催化位点的均三嗪多枝状金属催化剂在催化水相中的某些有机反应过程中,使催化剂分子在水中有表面活性的长烷基链起到了重要的作用,从而实现了水相乳液催化有机反应,一定程度上符合了绿色化学的要求。