[发明专利]固载在高分子树脂上的有机离子碱及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料制备领域，涉及固载在高分子树脂上的有机离子碱及其制备方法与应用。

背景技术

离子交换树脂用途广泛，可以运用于很多行业，如水处理领域离子交换树脂的需求量很大，主要用于水中的各种阴阳离子的去除；食品工业中可用于制糖、味精、酒的精制、生物制品等工业装置上；在制药工业中，离子交换树脂对发展新一代的抗菌素及对原有抗菌素的质量改良具有重要作用；此外，离子交换树脂已应用在许多非常受关注的环境保护问题上，目前，许多水溶液或非水溶液中含有有毒离子或非离子物质，这些可用树脂进行回收使用；而在合成化学和石油化学工业中运用于在有机合成中常用酸和碱作催化剂进行酯化、水解、酯交换、水合等反应，用离子交换树脂代替无机酸、碱，同样可进行上述反应，且优点更多，如树脂可反复使用，产品容易分离，反应器不会被腐蚀，不污染环境，反应容易控制等。

过渡金属催化的偶联反应是现代有机合成的重要手段(de Meijere，A.等；Metal-catalyzed cross-coupling reactions；Wiley-VCH，Weinheim，2004)，该方法大量运用于合成有机中间体，如：药物、化学品等。目前所使用的过渡金属主要集中在钯Pd，铜Cu，镍Ni上，而所使用的碱主要是碱金属或碱土金属盐(如：磷酸钾K₃PO₄、碳酸钾K₂CO₃、碳酸钠Na₂CO₃、碳酸铯Cs₂CO₃)，这类碱所面临的问题是不可回收，成本高，且对环境污染。因此，有必要寻求一种成本低廉，并且能够反复使用的可用在金属催化偶联反应中新型碱。

发明内容

本发明的目的是提供一种固载在高分子树脂上的有机离子碱及其制备方法与应用。

本发明提供的固载在高分子树脂上的有机离子碱，由阴离子和阳离子组成；其中，所述阴离子为OH^-、CO₃^2-、PO₄^3-、HCO₃^-、HPO₄^2-、H₂PO₄^-、HCOO^-、CH₃COO^-或^-OOCCH₂COO^-，所述阳离子为由含有取代基的-M基团与高分子树脂组成，所述含有取代基的-M基团与所述高分子树脂之间通过化学键相连；

所述含有取代基的-M基团的结构式如式VII所示，

所述式VII中，M为N或P，所述R₁、R₂和R₃均选自CH₃、CH₂CH₃和(CH₂)₂CH₃中的任意一种，所述阳离子的个数满足与所述阴离子电荷平衡的条件，为1或2或3。所述高分子树脂为聚苯乙烯树脂，该树脂可为各种分子量的聚苯乙烯树脂。

该有机离子碱可按照下述本发明提供的方法制备而得。

本发明提供的制备上述固载在高分子树脂上的有机离子碱的方法，包括如下步骤：

a)将氯甲基聚苯乙烯树脂溶胀后与下述两反应物中的任意一种进行反应，得到氯型阴离子交换树脂：三取代胺和三取代膦；所述三取代胺的结构通式如式I所示，所述三取代膦的结构通式如式II所示；

所述式I和式II结构通式中，R₁、R₂和R₃均选自苯基、碳原子数为1-12的烷基、碳原子数为1-12的烯烃基和碳原子数为1-12的炔烃基中的任意一种；

b)将所述氯型阴离子交换树脂填装至离子交换柱中，用钠盐的水溶液对所述离子交换柱进行离子交换，至氯离子全部被交换，得到阴离子交换后的树脂，清洗并真空干燥后，得到所述固载在高分子树脂上的有机离子碱。