钯碳催化剂的制备及催化Ullmann反应研究

【摘要】Ullmann反应是构建C-C键合成对称联芳化合物的有效途径之一,并且可以广泛地应用于芳基碳-氧,芳基碳-氮、芳基碳-硫等键的形成。尽管均相钯催化剂是Ullmann反应的有效催化剂,例如Pd(OAc)2、PdCl2等。然而均相催化剂通常存在分离回收困难,难以重复使用等问题,限制了其实际应用范围。因此设计开发负载型钯催化剂很有必要。活性炭表面具有丰富的含氧官能团,并能嫁接具有配位能力的胺基官能团,络合金属离子,使金属和载体之间以配位键相连,制备成固载金属催化剂。研究了Pd/C催化剂溴代芳烃和氯代芳烃的Ullmann反应。构建了一个无需额外添加还原剂,无需添加有机配体,无需惰性气体保护的Ullmann反应体系。该体系溴代芳烃偶联产物最高收率为88.6%,氯代芳烃偶联产物最高收率为51.4%；但是钯碳催化剂的重复使用性能不佳,重复使用3次,溴苯偶联产物收率80.8%下降为36.1%。为提高催化剂的重复使用性能,以化学改性活性炭为载体,将具有配位能力的双胺基官能团接枝到活性炭上,然后通过形成配位键的方式将具有催化活性的金属钯键连在载体上,制备了活性炭键载的钯催化剂(AC-NH(CH2)2NH2-Pd).采用Bohem滴定、元素分析(EA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线多晶衍射(XRD)以及透射电镜(TEM)对制备的催化剂进行了表征,并对所得催化剂对卤代芳烃的Ullmann反应的催化性能以及重复使用性能进行了考察。实验结果表明,该催化剂能够较好地催化卤代芳烃的Ullmann反应,并具有较好的重使用性能。4-碘苯甲醚偶联产物收率为为90.5%。溴代芳烃最高收率为76.7%,氯代芳烃最高收率为41.4%。催化剂AC-NH(CH2)2NH2-Pd重复使用7次后溴苯偶联产物收率35.9%。
【作者】毛玉荣；
【导师】杨建新；
【作者基本信息】海南大学，应用化学，2014，硕士
【关键词】活性炭；固载钯催化剂；卤代芳烃；Ullmann反应；

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