实验以苯甲醛和氰基甲酸乙酯的氰基化反应为模板对其进行了条件优化。如表3-4所示,当PANBF和PANEF为催化剂时,氰基化反应不能进行。PANTF可以催化该反应得到32%的收率,而PANETF却只得到了18%的收率。这说明增大纤维表面微环境的亲水性会降低催化剂的催化活性。当以含有不同叔胺官能度的PANBFn(n为N,N-二甲基-1,3-丙二胺修饰PANBF的时间)为催化剂时,其催化活性先随着修饰时间的增加而增加,且当1.5 h时氰基化反应收率达到最高(94%),然后继续增加对PANBF的修饰时间,氰基化反应的收率又会降低。这是因为PANBFn的催化活性主要受两方面因素的影响,一是纤维表面微环境的极性;二是微环境内活性催化位点的个数。刚开始对PANBF进行修饰时固载的叔胺量很少,纤维微环境主要是以1(图3-12)形式存在。此时虽然疏水性最高,但由于微环境中没有有效的催化活性位点,催化剂的活性也比较差。另外,纤维微环境疏水性太高时,生成的产物不易从微环境中脱离出来,从而阻碍反应平衡的右移,降低纤维催化剂的活性。这时随着叔胺基团的增加,催化剂的催化活性也增加。当叔胺基团的数目持续增加达到一定值后,催化剂微环境主要以2(图3-12)形式存在,此时微环境比较疏水,有效催化位点也比较多。这可以使反应底物很容易进入微环境,并接触到催化活性位点,生成的产物也容易从微环境中释放出来,使纤维的催化活性达到最高。但当继续增加叔胺的量时,微环境中3形式越来越多,纤维微环境的疏水性越来越差,对反应底物的富集作用也越来越弱,从而导致催化剂的活性下降,氰基化反应的模拟如图3-12所示。
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