以手性聯(lián)萘酚骨架為模板合成新型硅基介孔材料的研究.pdf

1、獨特的介孔材料，例如M41S、SBA系列的出現(xiàn)，為材料領(lǐng)域的發(fā)展開辟了新紀(jì)元。作為一種新型功能材料，介孔材料具有有序孔道結(jié)構(gòu)、可調(diào)孔徑以及較大比表面積等特點，在大分子的吸附、分離、催化，等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。其中，手性和螺旋介孔材料，由于其在手性吸附、手性分離、手性催化等特殊領(lǐng)域潛在的應(yīng)用價值，更是引起了人們的極大關(guān)注。
　　本論文利用自制的一系列具有手性結(jié)構(gòu)的聯(lián)萘酚陽離子衍生物(外消旋、左旋和右旋)為有機模板劑，采用水熱合

2、成法，研究了不同模板劑結(jié)構(gòu)、物料組成、水解溫度、晶化溫度、晶化時間、氨水濃度等條件對介孔材料形成的影響，最終合成出了穩(wěn)定性較好，對聯(lián)萘酚具有選擇性手性吸附作用，并可循環(huán)使用的新型硅基介孔材料。
　　主要研究成果和結(jié)論如下：
　　(1)以右旋、左旋和外消旋聯(lián)萘酚為原料，經(jīng)溴代、羥基保護、C-N偶合、季銨化和離子交換等五步反應(yīng)，最終獲得具有相應(yīng)手性結(jié)構(gòu)的2，2’-二正丁烷氧基-1，1’-聯(lián)萘-6，6’-二(N-甲基環(huán)五甲亞銨)氫

3、氧化物、2，2’-二正十六烷氧基-1，1’-聯(lián)萘-6，6’-二(N-甲基環(huán)五甲亞銨)氫氧化物和2，2’-二(10-(1-萘酚))癸烷氧基-1，1’-聯(lián)萘-6，6’-二(N，N-二乙基甲銨)氫氧化物模板劑。對于難度較大的C-N偶合反應(yīng)，探索了幾類催化劑的催化效果，最終確定(IPr)Pd(acac)Cl作為該C-N偶聯(lián)反應(yīng)的催化劑，C-N偶聯(lián)反應(yīng)的產(chǎn)品得率到70％。
　　(2)以右旋、左旋和外消旋-2，2’-二正丁烷氧基-1，1’-聯(lián)

4、萘-6，6’-二(N-甲基環(huán)五甲亞銨)氫氧化物為模板劑，合成500℃焙燒2小時后穩(wěn)定的介孔硅基材料的較好條件分別為，右旋模板劑合成時：正硅酸乙酯：氨：H2O：R-SDA1=1:19.58：(904.82～1058.31)：(0.0336～0.1288)，氨水濃度為2％，水解溫度為0℃；左旋模板劑合成時：正硅酸乙酯：氨：H2O：S-SDA1=1:78.35：(914.45～1099.08)：(0.0329～0.1283)，氨水濃度為8％，

5、水解溫度為0℃；外消旋模板劑合成時：正硅酸乙酯：氨：H2O：(±)-SDA1=1:78.35:1015.30:0.1930，氨水濃度為8％，水解溫度為10℃。其水解時間都是是1小時，晶化溫度都為100℃，晶化時間都為是24小時。由左旋和右旋模板劑合成的介孔材料，其結(jié)構(gòu)包括層狀結(jié)構(gòu)、蠕蟲狀結(jié)構(gòu)和蠕蟲狀與層狀的共存結(jié)構(gòu)；外消旋模板劑合成的材料其結(jié)構(gòu)包括不穩(wěn)定的層狀和穩(wěn)定的蠕蟲狀兩種。所得材料的形貌是小球或者珊瑚狀相互連接的小突起。氮氣吸附數(shù)

6、據(jù)表明，所得介孔材料具有較高比表面積：865～1211 m2/g；較大孔徑：2.5～3.3 nm。手性吸附實驗表明，右旋模板劑合成出的介孔材料，可優(yōu)先吸附外消旋聯(lián)萘酚乙醇溶液(0.01 mg/ml)中的左旋聯(lián)萘酚，吸附后的溶液中右旋聯(lián)萘酚的對映體超量(ee％)由0增加到2.46％；左旋模板劑合成出的介孔材料，可優(yōu)先吸附外消旋聯(lián)萘酚乙醇溶液(0.01 mg/ml)中的右旋聯(lián)萘酚，吸附溶液的右旋聯(lián)萘酚對映體超量(ee％)由0轉(zhuǎn)變?yōu)?1.32

7、％。其吸附后的介孔材料經(jīng)過洗滌焙燒后仍能保持良好的手性選擇吸附性，說明該材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有重復(fù)循環(huán)利用的優(yōu)點。
　　(3)以右旋和左旋2，2’-二正十六烷氧基-1，1’-聯(lián)萘-6，6’-二(N-甲基環(huán)五甲亞銨)氫氧化物為模板劑，合成出了500℃焙燒2小時后能夠穩(wěn)定的有序介孔硅基材料。合成的較好條件分別為，右旋模板劑合成時：正硅酸乙酯：氨：水：R-SDA2在1:78.35：(900.08～1040.16)：(0.0168～0.064

8、5)左右；左旋模板劑合成時：正硅酸乙酯：氨：水：S-SDA2在1:78.35：(896.31～1011.37)：(0.0182～0.0640)左右。氨水濃度都為8％，水解溫度都為0℃，水解時間都是1小時，晶化溫度都為100℃，晶化時間都是24小時。以R-SDA2和S-SDA2為模板劑所得材料主要是蠕蟲狀和層狀共存的介孔結(jié)構(gòu)。以(±)SDA2為模板劑主要獲得的是層狀介孔材料，該結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在500℃焙燒2小時下塌陷。由SDA2系列所得介孔

9、材料其形貌都是卷曲的片狀。
　　(4)以外消旋2，2’-二(10-(1-萘酚))癸烷氧基-1，1’-聯(lián)萘-6，6’-二(二乙甲銨)氫氧化物為模板劑，在正硅酸乙酯：氨：H2O：(±)-SDA3=1:78.35：(926.82～961.29)：(0.022～0.032)左右，氨水濃度為8％，水解溫度為0℃，水解時間為1小時，晶化溫度為100℃，晶化時間是24小時的合成條件下，可獲得500℃焙燒2小時后穩(wěn)定的介孔材料。其形貌也主要是彎曲

10、和折疊的片狀。
　　(5)SDA1系列，SDA2系列和SDA3系列季銨堿分別作為模板劑都能得到介孔硅基材料。SDA1在2θ=2.6左右出現(xiàn)衍射峰，SDA2在2θ=1.87左右出現(xiàn)衍射峰。SDA2系列模板劑與SDA1系列模板劑相比，其碳鏈長度較長，所得介孔硅基材料的孔徑較大。從形貌來看，SDA1系列所得材料是小球或者類似的小球，而SDA2系列所得材料是均勻彎曲折疊的片狀。由SDA1系列、SDA2系列模板劑合成的介孔材料的共同點是：由