第2章反应性高分子.ppt

（1）功能高分子材料化学的分类方法；（2）结构与性能之间的关系；（3）功能高分子材料制备策略；（4）功能高分子材料种类与功能简介；（5）功能高分子材料研究方法；第二章第二章 反应性高分子材料反应性高分子材料 反应性高分子主要有高分子反应试剂以及高分子催化剂。主要用于化学合成和化学反应，有时利用其反应活性制备化学敏感器和生物敏感器。一一、概述概述第二章第二章 反应性高分子材料反应性高分子材料反应性高分子的分类和应用?合成中化学试剂和催化剂对反应成功与合成中化学试剂和催化剂对反应成功与否起决定性作用；在化学工业中化学试剂和否起决定性作用；在化学工业中化学试剂和催化剂的功能强弱及质量高低，决定产品的催化剂的功能强弱及质量高低，决定产品的产量和质量。产量和质量。一、一、概述概述第二章第二章 反应性高分子材料反应性高分子材料 由于高分子与低分子比较有它的特殊性，则反应性高分子在实际应用中具有低分子试剂和催化剂不能达到的一些特点，更加符合21世纪绿色化学的要求。一、一、概述概述第二章第二章 反应性高分子材料反应性高分子材料反应性高分子反应性高分子特点？特点？（1）高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂 化学试剂是一类自身的化学反应性很强，能够与特定的化学物质发生化学反应的化学物质。小分子试剂经过高分子化在某些聚合物骨架上引入反应活性基团，得到的具有化学试剂功能的高分子化合物被称为高分子化学反应试高分子化学反应试剂剂。一、与高分子试剂和高分子催化剂一、与高分子试剂和高分子催化剂 相关的一些概念相关的一些概念 第二章第二章 第一节第一节 概述概述（1）高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂 特点：不溶、立体选择性好、稳定 作用：试剂、载体一、与高分子试剂和高分子催化剂一、与高分子试剂和高分子催化剂 相关的一些概念相关的一些概念 第二章第二章 第一节第一节 概述概述（2）高分子化学反应催化剂高分子化学反应催化剂 催化剂是一类特殊物质，它虽然参与化学反应，但是其自身在反应前后并不发生变化。它的功能在于能几十倍，几百倍地增加化学反应速度；在化学反应中起促进反应进行的作用。通过聚合、接枝等方法将小分子催化剂高分子化，使具有催化活性的化学结构与高分子骨架相结合，得到的具有催化活性的高分子材料被称为高分子化学反应催化剂高分子化学反应催化剂。一、与高分子试剂和高分子催化剂一、与高分子试剂和高分子催化剂 相关的一些概念相关的一些概念 第二章第二章 第一节第一节 概述概述（3）均相化学反应均相化学反应 在化学反应中如果原料、试剂、催化剂相在化学反应中如果原料、试剂、催化剂相互间互溶，在反应体系中处在同一相态中，此互间互溶，在反应体系中处在同一相态中，此反应称为反应称为均相反应均相反应；其中催化剂与反应体系成；其中催化剂与反应体系成一相的催化反应称一相的催化反应称均相催化反应均相催化反应。一、与高分子试剂和高分子催化剂一、与高分子试剂和高分子催化剂 相关的一些概念相关的一些概念 第二章第二章 第一节第一节 概述概述高分子反应试剂和催化剂属于均相吗？高分子反应试剂和催化剂属于均相吗？二、反应性高分子材料的应用特点二、反应性高分子材料的应用特点 在小分子反应中，由于其溶解性好，所以多数为均相反应，因此，反应速度快反应装置简单。但分离，纯化难；选择性较差。第二章第二章 第一节第一节 概述概述二、二、反应性高分子材料的应用特点反应性高分子材料的应用特点 高分子骨架和邻近基团的参与，是有些反应试剂和催化剂表现出许多在高分子化之前没有的反应性能或催化活性；表现出所谓的无限稀释效应、立体选择效应、邻位协同效应等特殊性能。第二章第二章 第一节第一节 概述概述二、二、反应性高分子材料的应用特点反应性高分子材料的应用特点 反应性高分子试剂特点：不溶性、多孔性、高选择性、化学稳定性，很大程度上改进了反应工艺过程；催化剂的可回收性符合绿色化学宗旨；还有固相合成法方面的应用等。第二章第二章 第一节第一节 概述概述三、发展高分子试剂和高分子催化剂的目的三、发展高分子试剂和高分子催化剂的目的 （1）简化操作过程（2）有利于贵重试剂和催化剂的回收和再生（3）可以提高试剂的稳定性和安全性（4）所谓固相合成工艺可以提高反应的机械化和 自动化程度（5）提高化学反应的选择性（6）可以提供在均相反应条件下难以达到的反环境第二章第二章 第一节第一节 概述概述一、与高分子试剂和高分子催化剂相关的一些概念一、与高分子试剂和高分子催化剂相关的一些概念 二、反应性高分子材料的应用特点二、反应性高分子材料的应用特点 三、发展高分子试剂和高分子催化剂的目的三、发展高分子试剂和高分子催化剂的目的四、反应性高分子材料的种类和分类四、反应性高分子材料的种类和分类 第二章第二章 第一节第一节 概述概述四、反应性高分子材料的种类和分类四、反应性高分子材料的种类和分类 高高分分子子化化学学试试剂剂（1）高分子氧化还原剂（2）高分子磷试剂（3）高分子卤代试剂（4）高分子烷基化试剂（5）高分子酰基化试剂（6）固相合成试剂根据所具有的化学活性可分为：第二章第二章 第一节第一节 概述概述四、反应性高分子材料的种类和分类四、反应性高分子材料的种类和分类 高高分分子子催催化化剂剂（1）酸碱催化用的离子交换树脂）酸碱催化用的离子交换树脂（2）聚合物氢化和脱羰基催化剂）聚合物氢化和脱羰基催化剂（3）聚合物相转移催化剂）聚合物相转移催化剂（4）聚合物过渡金属络合物催化剂）聚合物过渡金属络合物催化剂第二章第二章 第一节第一节 概述概述一、一、高分子化学反应试剂概述高分子化学反应试剂概述第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂第二章第二章 反应性高分子材料反应性高分子材料 高分子试剂主要通过小分子化学试剂高分子试剂主要通过小分子化学试剂的高分子化来制备，经过高分子化的化的高分子化来制备，经过高分子化的化学反应试剂，必须保持原有试剂的反应学反应试剂，必须保持原有试剂的反应性能，不应因为高分子化而改变反应能性能，不应因为高分子化而改变反应能力外，同时还应具备有以一些我们所期力外，同时还应具备有以一些我们所期待的新的性能。待的新的性能。一、一、高分子化学反应试剂概述高分子化学反应试剂概述第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂第二章第二章 反应性高分子材料反应性高分子材料起起始始原原料料+高高分分子子试试剂剂化学反应化学反应粗产物粗产物副产物副产物过量试过量试剂剂分离过程分离过程纯产物纯产物由高分子试由高分子试剂产生的副剂产生的副产物经回收产物经回收再生再生高分子试剂参与的化学反应路线如下：高分子试剂参与的化学反应路线如下：一、一、高分子化学反应试剂概述高分子化学反应试剂概述第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂第二章第二章 反应性高分子材料反应性高分子材料高分子试剂高分子试剂最重要的特最重要的特征有两点：征有两点：（1）可以简化分离过程。）可以简化分离过程。（2）可以回收，经再生）可以回收，经再生重新使用。重新使用。一、一、高分子化学反应试剂概述高分子化学反应试剂概述二、高分子氧化二、高分子氧化-还原试剂还原试剂第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂第二章第二章 反应性高分子材料反应性高分子材料二、高分子氧化二、高分子氧化-还原试剂还原试剂第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂第二章第二章 反应性高分子材料反应性高分子材料 高分子氧化高分子氧化-还原试剂还原试剂分为分为氧化氧化-还还原型高分子试剂原型高分子试剂，高分子氧化试剂高分子氧化试剂以以及及高分子还原试剂高分子还原试剂等三种类型。等三种类型。二、高分子氧化二、高分子氧化-还原试剂还原试剂1.氧化还原型高分子试剂氧化还原型高分子试剂 本身有可逆氧化和还原的作用的一本身有可逆氧化和还原的作用的一类试剂。特点是能够在不同情况下表现类试剂。特点是能够在不同情况下表现出不同的反应活性。出不同的反应活性。主要有以下几种类型：主要有以下几种类型：第二章第二章 第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂1.醌类试剂PHOOHOOP+2H+2e-2.硫醇类试剂P-RSHP-RS-SR-P+2H+2e-3.吡啶类试剂NPR+HANPR+A-+2H+2e-1.氧化还原型高分子试剂氧化还原型高分子试剂第二章第二章 第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂 二、高分子氧化二、高分子氧化-还原试剂还原试剂4.二茂铁类试剂5.多核杂芳烃类试剂FeP+HAFeP+A-+H+e-SHNR2NNR2SHNR2NNR2+H+e-1.氧化还原型高分子试剂氧化还原型高分子试剂第二章第二章 第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂 二、高分子氧化二、高分子氧化-还原试剂还原试剂 二、高分子氧化二、高分子氧化-还原试剂还原试剂（一）（一）氧化还原型高分子试剂氧化还原型高分子试剂1.氧化还原型高分子试剂的制备方法氧化还原型高分子试剂的制备方法第二章第二章 第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂 二、高分子氧化二、高分子氧化-还原试剂还原试剂（一）（一）氧化还原型高分子试剂氧化还原型高分子试剂1.氧化还原型高分子试剂的制备方法氧化还原型高分子试剂的制备方法第二章第二章 第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂（1）功能小分子试剂高子化。）功能小分子试剂高子化。（2）聚合物为载体，利用特定反应，）聚合物为载体，利用特定反应，把功能基团接枝到聚合物骨架上。把功能基团接枝到聚合物骨架上。1.1.氧化还原型高分子试剂的制备方法氧化还原型高分子试剂的制备方法R1R2BrR3R1R2OOBrR3OO n-C4H9LiOH2CCH2R1R2OOR3OOOHKOHR1R2OOR3OO聚合R1R2R3CH3CH2O-CH=CH2OHOHORORCH2ClCHCH2Na SHCH2SHCHCH2SC OCH3HCSC OCH3CHCH2SHCHCH2聚 合 反 应水 解 反 应1.1.氧化还原型高分子试剂的制备方法氧化还原型高分子试剂的制备方法CH2Cl 酰胺NCONH2自由基聚合NCONH2+1.氧化还原型高分子试剂的制备方法氧化还原型高分子试剂的制备方法OOONaAcAcOHBrNH2NBrNNNNN+RBrNNN+R+电化学聚合NNN+R+1.氧化还原型高分子试剂的制备方法氧化还原型高分子试剂的制备方法Fe聚合FeFen-C4H9Li CoCl2H2OFenn1.氧化还原型高分子试剂的制备方法氧化还原型高分子试剂的制备方法CH2ClSHNHRNNR2+SHNNRNR21.氧化还原型高分子试剂的制备方法氧化还原型高分子试剂的制备方法（一）（一）氧化还原型高分子试剂氧化还原型高分子试剂1.氧化还原型高分子试剂的制备方法氧化还原型高分子试剂的制备方法第二章第二章 第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂 二、高分子氧化二、高分子氧化-还原试剂还原试剂1）高分子醌试剂在脱氢反应中的应用）高分子醌试剂在脱氢反应中的应用HNHN高分子醌试剂 氧化催化剂NN第二章第二章 第二节第二节 高分子化学反应试剂高分子化学反应试剂氢化偶氮苯 偶氮苯2）含吡啶环的高分子氧化还原试剂的应用含吡啶环的高分子氧化还原试剂的应用 具有烟酰胺具有烟酰胺结构的高分子氧结构的高分子氧化还原试剂主要化还原试剂主要集中在研究生物集中在研究生物体内的氧化还原体内的氧化还原过程。过程。NCONH2RA-乙醇脱氢酶辅酶(NDA)的活性 结构中心还原反应NCONH3R氧化反应+生命过程中起着很大作用生命过程中起着很大作用可以应用到生物体内的抗坏血酸代射情况的研究等。可以应用到生物体内的抗坏血酸代射情况的研究等。处此之外处此之外,二茂铁类络合物是血红蛋白的主要活性中二茂铁类络合物是血红蛋白的主要活性中心心.则此类试剂在生命科学领域的研究方面起着很大则此类试剂在生命科学领域的研究方面起着很大的作用。的作用。FeFe氧化还原抗坏血酸还原+Fe2+Fe3+颜色发生变化 有机和无机低分子氧化试