实验4高分子载体催化剂的制备及应用
一、实验目的
了解以高分子为载体的催化剂概念，制备一个高分子载体催化剂并试验其催化活性。二、实验原理
高分子催化剂是功能高分子中的一个类型。功能高分子即那些具有某种功能作用的高分子，如反应性高分子、高分子络合物、离子交换树脂、氧化还原树脂、感光树脂、医药高分子、高分子表面活性剂以及高分子催化剂等等．功能高分子是近年来得到飞速发展的一个十分重要的研究领域．
功能高分子中的活性基团常常是以共价键的形式连在高分子链上的．高分子催化剂中的固定化酶就是将酶分子以共价键的方式固定在高分子链上．使用这种催化剂的一个最明显的优点是催化剂与反应物及产物之间的分离很容易实现，催化剂不易受损失。将连有催化活性组分的高分子称为高分子催化剂，因为在这种情况下催化活性基团已经成为高分子的一部分了．与此相对照，若以非共价键的形式将低分子催化剂固定在高分子材料上则得到以高分子为载体的催化剂即高分子载体催化剂。
将苯乙烯—二乙烯基苯共聚物小球与无水三氯化铝在HCCl3中一起搅拌一段时间．共聚物小球在CS2中溶胀，HCCl3与聚合物形成可以下式表示的络合物：
CH2CH---AlCl3由于络合物的形成，聚合物小球产生颜色，而且随着制备过程中AlCl3浓度的增加，小球的颜色加深，聚合物的红外光谱产生新的吸收频带（1650cm-1)，而且AlCl3的稳定性增大，若将此种催化剂暴露在大气中，一年后仍有催化活性．此外，以高分子为载体也为那些易燃和怕水的催化剂提供了一个有效的保护办法。三、实验部分：3.1试剂和仪器：
（1）苯乙烯—二乙烯基苯共聚物小球，HCCl3，无水A1Cl3粉末,丙酮，乙醚，
8正丁醇，丙酸，苯，碳酸钠，氮化钙，无水硫酸镁。
搅拌器，三口瓶，滴液漏斗，回流冷凝器，水浴．圆底烧瓶，油水分离装置，水浴，漏斗。
(2)苯乙烯—二乙烯基苯共聚物小球，HCCl3，SnCl4，乙醚，丙酮，а—甲基苯乙烯，二氯甲烷，甲醇。
搅拌器，三口瓶，锥形瓶，注射器，水浴，回流冷凝器。3.2实验步骤：
（1）AlCl3-聚苯乙烯载体催化剂的制备及应用在一个装有搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的干燥三口瓶中加入1g聚苯乙烯白球、15mlHCCl3、0.7g无水AlCl3粉末。在热水浴上搅拌反应45分钟，反应混合物变为深红色．冷却，小心地从漏斗中加入10m1水，搅拌以水解过量的A1Cl3，颜色遂渐变化为桔黄色至浅黄色。
用布氏漏斗过滤出聚苯乙烯小球，再依次用10ml水、3ml丙酮、和3ml乙醚和3ml热的正丁醇将小球洗净、晾干或真空烘干后备用。
AlCl3-聚苯乙烯载体催化剂催化酯反应
在一150ml圆底烧瓶中放入10gAlCl3
—聚苯乙烯催化剂、7.5g丙酸、15ml正丁醇和20ml苯及几粒沸石，装上油水分离器，分水器内加满苯。在水浴上加热(~95℃)，待水分分离器中山现约0.5ml水(约需2h)以后，停止反应，过滤反应混合物，回收催化剂小球，滤液用5％NaCO3水溶液洗涤两次，用饱和CaCl2水溶液洗涤三次，再用无水MgSO4干燥。蒸馏，收集144-146℃产物丙酸丁酯，称重．计算产率。（2）SnCl4—聚苯乙烯载体催化剂的制备及应用
在一250m1装有搅拌器的三口瓶中，加入1g聚苯乙烯白球，15mlHCCl3和0.2mlSnCl4，在水浴上加热搅拌．在回流温度下反应2h(反应瓶上装有回流冷凝器)后依次用乙醚、丙酮洗涤两次．收集产物，真空干燥后备用
SnCl4—聚苯乙烯载体催化剂催化?—甲基苯乙烯的聚合反应在50ml干燥锥形瓶中加入1gSnCl4—聚苯乙烯载体催化剂和10ml经减压蒸馏过的?—甲基苯乙烯单体(瓶中预先放入一个电磁搅拌磁性转子，单体用注射器加入)和5ml无水二氯甲烷，在室温下搅拌反应．10min后用注射器抽取2.0ml反应液注入20ml无水甲醇中沉淀出白色聚?—甲基苯乙烯．聚合lh后将剩余的反应液中的聚合物沉淀出来。聚合物经洗涤干燥后称重，测转化率。
9说明：
(1)所用聚苯乙烯小球的二乙烯基苯含量及小球颗粒度可根据商品选定，一般二乙烯基苯含量在3—7％之间，粒度为20~100目。
(2)HCCl3为有毒液体．反应结束后应先使体系降温而后再作其它处理，不要在回流温度下使HCCl3蒸汽与外界空气接触。
(3)可以用苯或其它合适的溶剂代替CS2。用苯效果更好，因可在较高温度下使聚合物溶胀。
(4)可以选用其它催化剂代替A1Cl3或SnCl4。也可增大催化剂用量以缩短反应时间。
四、思考题：
1．高分子载体催化剂有何优点?有何缺点？
2．除本实验所用之AlCl3、SnCl4外，还有哪些常用的化合物可能与苯乙烯小球制成高分子载体催化剂？
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实验4-高分子载体催化剂 - 图文
