均相钌催化解聚木质素模型化合物中β-O-4键的研究

【摘要】与化石能源相比,生物质能源具有无可替代的优势,因而在世界范围内受到越来越多的关注。木质素作为各种草本植物中含量仅次于纤维素的重要组分,由于其物理稳定性和化学惰性的制约,其存在一方面制约了对纤维素,半纤维素等重要生物质组分的利用,另一方面其残渣的排放也是对能源的浪费和对环境的污染。因此,如何有效的降解木质素使其得到尽可能充分地利用成为了世界范围内的难题。β-O-4键是木质素中最主要的链接单元,因此如果能够开发出一种高效的方法实现对这种结构的断裂,将对木质素结构的降解起到至关重要的作用,然而目前关于断裂β-O-4键解聚木质素的报道还比较有限。因此就目前而言,机理层次的研究相比应用性研究具有更加重要的意义。均相催化作为有机化学中常见的反应方法,由于其极高的反应效率,在木质素研究中具有非常广阔的前景；模型化合物作为木质素结构的有效替代,由于其结构简单,便于分析,对于木质素的深层次研究也具有非常重要的作用。本论文采用具有不同取代基结构的2-芳氧基-1-芳基乙醇作为木质素模型化合物来研究β-O-4键的断裂。论文主要介绍了如何合成含有β-0-4链接结构的一系列木质素模型化合物,以及他们在一系列钌络合物催化下的反应行为,提出KOH在钌络合物催化断裂β-O-4结构中重要的促进作用。实验主要研究了以RuHCl(CO)(PPh3)3为催化剂,KOH为助催化剂构成的均相催化体系在甲苯溶剂中对含有β-O-4结构的2-芳氧基-1-芳基乙醇进行C-O断键以达到降解的目的。通过优化反应条件,发现KOH的助催化能力比KOtBu,NaOH,K2CO3和NEt3等其他有机或无机碱强,同时指出KOH在反应后期会导致副反应的发生并较低反应效率。另一方面,在经过优化的反应条件下(2.5mol%RuHCl(CO)(PPh3)3和50mol%KOH)探索不同取代基结构对催化反应的影响,并经过深入研究,提出了该催化反应的合理的反应机理。
【作者】霍伟；
【导师】傅尧；李文志；
【作者基本信息】中国科学技术大学，有机化学，2014，硕士
【关键词】木质素；β-O-4键；均相催化；钌络合物；氢氧化钾；

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