Thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác - Luận án tiến sĩ Brett Helms

Luận án tiến sĩ nghiên cứu thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác. Tập trung vào dendrimers, dendronized polymers và star polymers với hiệu suất cao.

Trường ĐH

University of California, Berkeley

Chuyên ngành

Chemistry

Tác giả

Luan An

Thể loại

dissertation

Năm xuất bản

Số trang

212

Thời gian đọc

32 phút

Lượt xem

1

Lượt tải

0

Phí lưu trữ

50 Point

Tóm tắt nội dung

I. Polymer Nhánh Cho Xúc Tác Hóa Học Hiện Đại

Polymer đã được ứng dụng rộng rãi trong tổng hợp hóa học trong nhiều thập kỷ. Bản chất đại phân tử của chúng tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu hồi sản phẩm. Tính đa hóa trị cho phép tải lượng cao các trung tâm hoạt động. Cả xúc tác dị thể và xúc tác đồng thể trên nền polymer đều được biết đến. Chúng có ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp sản xuất hóa chất tinh khiết. Polymer chức năng thể hiện hành vi độc đáo trong dung dịch. Hành vi này khác biệt so với các phân tử nhỏ tương ứng. Hoạt tính của các nhóm gắn trên chất mang được điều chỉnh bởi nhiều yếu tố. Khả năng tiếp cận không gian, vi môi trường, sự giới hạn gần kề đều ảnh hưởng. Các hiệu ứng này có thể kiểm soát thông qua vật liệu được thiết kế chính xác. Các phương pháp tổng hợp polymer có kiểm soát gần đây đã trở nên khả dụng.

1.1. Vai Trò Của Polymer Phân Nhánh

Họ polymer phân nhánh đặc biệt hữu ích cho ứng dụng xúc tác. Dendrimer, polymer ngôi sao, hyperbranched polymer là những ví dụ tiêu biểu. Các đại phân tử này đã chứng minh hiệu quả trong ứng dụng tiên tiến. Thu hoạch ánh sáng, vận chuyển thuốc, hình ảnh sinh học là các lĩnh vực ứng dụng. Trong xúc tác, chúng mang lại cơ hội phát triển chưa từng có. Cấu trúc hình cầu gợi nhớ đến enzyme. Chức năng và hiệu suất của enzyme giờ đây đang được tiếp cận bởi các hệ thống này.

1.2. Ưu Điểm Của Kiến Trúc Phân Nhánh

Kiến trúc phân nhánh hoàn hảo mang lại nhiều lợi ích cho xúc tác. Vị trí đặt xúc tác có thể được kiểm soát chính xác trong cấu trúc. Topo học polymer ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thu hoạch ánh sáng. Polymer tuyến tính và polymer phân nhánh cho kết quả khác nhau. Trung tâm hoạt động xúc tác được bố trí tối ưu trong không gian ba chiều. Điều này tạo ra hiệu ứng dendritic đặc trưng trong xúc tác.

1.3. Phương Pháp Tổng Hợp Kiểm Soát

Các phương pháp tổng hợp polymer kiểm soát đã cách mạng hóa lĩnh vực này. Polyme hóa ATRP cho phép kiểm soát chính xác cấu trúc phân tử. Polyme hóa RAFT tạo ra polymer với phân bố khối lượng phân tử hẹp. Các kỹ thuật này cho phép thiết kế vật liệu theo yêu cầu cụ thể. Copolymer khối có thể được tổng hợp với độ chính xác cao. Click chemistry mở ra phương pháp chế tạo dendronized polymer dễ dàng.

II. Dendrimer Và Hiệu Ứng Dendritic Trong Xúc Tác

Dendrimer là polymer phân nhánh hoàn hảo với cấu trúc đối xứng cao. Chúng có thể được chức năng hóa ở lõi, nhánh hoặc bề mặt. Hiệu ứng dendritic mô tả ảnh hưởng của cấu trúc đến hoạt tính xúc tác. Vị trí đặt xúc tác trong dendrimer quyết định hiệu suất. Dendrimer chức năng hóa lõi tập trung hoạt tính ở trung tâm. Dendrimer chức năng hóa bề mặt phân tán các trung tâm hoạt động. Cả hai cách tiếp cận đều có ưu điểm riêng. Nền tảng dendrimer phổ biến bao gồm poly(benzyl ether), PAMAM, PPI. Các nền tảng này được lựa chọn dựa trên ứng dụng cụ thể. Tính tương thích với dung môi và chất phản ứng là yếu tố quan trọng.

2.1. Dendrimer Chức Năng Hóa Lõi

Dendrimer chức năng hóa lõi đặt trung tâm xúc tác ở trung tâm phân tử. Các lớp dendritic bao quanh tạo ra vi môi trường độc đáo. Môi trường này có thể tăng cường độ chọn lọc của phản ứng. Hiệu ứng giới hạn không gian ảnh hưởng đến khả năng tiếp cận chất nền. Porphyrin là một ví dụ về lõi hoạt tính xúc tác phổ biến. Poly(benzyl ether) được sử dụng làm vỏ bọc dendritic. Topo học tuyến tính hoặc phân nhánh ảnh hưởng đến hiệu suất thu hoạch ánh sáng.

2.2. Dendrimer Chức Năng Hóa Bề Mặt

Dendrimer chức năng hóa bề mặt mang nhiều trung tâm xúc tác ở ngoại vi. Cách tiếp cận này tối đa hóa số lượng vị trí hoạt động. Khả năng tiếp cận chất nền tốt hơn so với chức năng hóa lõi. Tuy nhiên, hiệu ứng hợp tác giữa các trung tâm có thể bị hạn chế. Nhóm amine và nhóm acid có thể được đặt trên bề mặt. Việc phân tách không gian ngăn chặn sự vô hiệu hóa lẫn nhau. Điều này cho phép phản ứng cascade trong một bình phản ứng.

2.3. Nền Tảng Dendrimer Phổ Biến

Poly(benzyl ether) dendrimer có tính ổn định cao và dễ tổng hợp. PAMAM dendrimer chứa nhiều nhóm amine bề mặt. PPI dendrimer có cấu trúc tương tự với mật độ nhánh cao hơn. Mỗi nền tảng phù hợp với các ứng dụng xúc tác khác nhau. Lựa chọn phụ thuộc vào dung môi phản ứng và điều kiện. Khả năng chức năng hóa và tính tương thích cũng là yếu tố quyết định.

III. Dendronized Polymer Cho Xúc Tác Hữu Cơ

Dendronized polymer kết hợp ưu điểm của dendrimer và polymer tuyến tính. Cấu trúc gồm xương sống polymer với các dendron gắn bên. Mật độ dendron cao tạo ra hình dạng gần như hình trụ. Vật liệu này hoạt động như bộ tập trung phân tử cho chất nền. Xúc tác hữu cơ được gắn trên các dendron. Hiện tượng tập trung phân tử tăng cường tốc độ phản ứng. Nồng độ cục bộ của chất nền cao hơn nhiều so với dung dịch. Đây là dendronized polymer xúc tác hữu cơ đầu tiên được báo cáo. Click chemistry cung cấp phương pháp chế tạo đơn giản và hiệu quả. Phản ứng azide-alkyne xúc tác đồng cho hiệu suất cao.

3.1. Cấu Trúc Dendronized Polymer

Xương sống polymer tuyến tính mang nhiều dendron được gắn chặt. Mật độ dendron quyết định hình dạng tổng thể của phân tử. Mật độ cao tạo ra cấu trúc hình trụ cứng nhắc. Các dendron tạo ra lớp vỏ bảo vệ xung quanh xương sống. Vi môi trường bên trong khác biệt so với dung dịch bên ngoài. Sự khác biệt này ảnh hưởng đến tính chất xúc tác. Polyme hóa ATRP thường được sử dụng để tạo xương sống.

3.2. Hiện Tượng Tập Trung Phân Tử

Dendronized polymer hoạt động như bộ tập trung phân tử. Chất nền được thu hút vào vi môi trường của dendron. Nồng độ cục bộ tăng lên đáng kể. Hiệu ứng này tăng cường tốc độ phản ứng xúc tác. Trung tâm hoạt động xúc tác nằm trong cùng vi môi trường. Khoảng cách giữa chất nền và xúc tác được tối thiểu hóa. Hiệu suất xúc tác vượt trội so với phân tử nhỏ tương đương.

3.3. Tổng Hợp Qua Click Chemistry

Click chemistry cách mạng hóa việc chế tạo dendronized polymer. Phản ứng azide-alkyne xúc tác đồng rất hiệu quả. Điều kiện phản ứng nhẹ nhàng và dung sai nhóm chức năng cao. Dendron được tổng hợp riêng với nhóm azide hoặc alkyne. Xương sống polymer mang nhóm phản ứng bổ sung. Phản ứng click gắn dendron lên xương sống với hiệu suất gần như định lượng. Phương pháp này đơn giản và có thể mở rộng quy mô.

IV. Polymer Ngôi Sao Trong Phản Ứng Cascade

Polymer ngôi sao có cấu trúc nhiều cánh tay phát ra từ lõi trung tâm. Kiến trúc này tạo ra vùng lõi bị hạn chế không gian. Các tác nhân phản ứng đối lập có thể được phân tách không gian. Acid và amine thường vô hiệu hóa lẫn nhau trong dung dịch. Trong polymer ngôi sao, chúng được giữ ở lõi riêng biệt. Phân tách không gian ngăn chặn sự vô hiệu hóa. Điều này cho phép phản ứng cascade một bình. Chuỗi phản ứng liên tiếp xảy ra mà không cần tách sản phẩm trung gian. Tổng hợp hóa học chính xác là chìa khóa cho thiết kế này. Polyme hóa RAFT thường được sử dụng để tạo các cánh tay polymer.

4.1. Kiến Trúc Polymer Ngôi Sao

Lõi trung tâm là điểm khởi đầu cho nhiều cánh tay polymer. Số lượng cánh tay quyết định hình dạng và tính chất. Cánh tay polymer tạo ra lớp vỏ bao quanh lõi. Vùng lõi bị hạn chế không gian do mật độ polymer cao. Các nhóm chức năng được đặt trong lõi này. Polyme hóa RAFT cho phép kiểm soát độ dài cánh tay. Phân bố khối lượng phân tử hẹp đảm bảo tính đồng nhất.

4.2. Phân Tách Không Gian Tác Nhân Phản Ứng

Acid và amine là cặp tác nhân phản ứng đối lập điển hình. Trong dung dịch tự do, chúng trung hòa lẫn nhau ngay lập tức. Polymer ngôi sao giữ chúng trong các lõi riêng biệt. Khoảng cách vật lý ngăn chặn sự tương tác trực tiếp. Mỗi polymer ngôi sao chứa một loại tác nhân. Phân tách không gian duy trì hoạt tính của cả hai. Phản ứng cascade có thể tiến hành trong một bình.

4.3. Ứng Dụng Phản Ứng Cascade

Phản ứng cascade giảm số bước tách chiết và tinh chế. Sản phẩm trung gian không cần được cô lập. Điều này tiết kiệm thời gian và giảm lãng phí dung môi. Polymer ngôi sao chứa acid xúc tác bước đầu. Polymer ngôi sao chứa amine xúc tác bước tiếp theo. Cả hai hoạt động đồng thời trong cùng một bình. Hiệu suất tổng thể được cải thiện đáng kể.

V. Hyperbranched Polymer Cho Xúc Tác Dị Thể

Hyperbranched polymer có cấu trúc phân nhánh không hoàn hảo. Tổng hợp đơn giản hơn dendrimer nhưng vẫn giữ nhiều ưu điểm. Độ phân nhánh cao tạo ra nhiều nhóm đầu cuối. Các nhóm này có thể được chức năng hóa với xúc tác. Cấu trúc ba chiều tạo ra vi môi trường độc đáo. Xúc tác dị thể được neo trên hyperbranched polymer. Khả năng thu hồi và tái sử dụng là ưu điểm chính. Hoạt tính xúc tác được duy trì qua nhiều chu kỳ. Copolymer khối có thể kết hợp với cấu trúc hyperbranched. Điều này tạo ra vật liệu với tính chất đa chức năng.

5.1. Đặc Điểm Hyperbranched Polymer

Hyperbranched polymer có cấu trúc phân nhánh ngẫu nhiên. Không hoàn hảo như dendrimer nhưng dễ tổng hợp hơn. Phản ứng một bình tạo ra cấu trúc phân nhánh. Độ phân nhánh có thể điều chỉnh thông qua điều kiện phản ứng. Nhiều nhóm đầu cuối cung cấp vị trí chức năng hóa. Khối lượng phân tử cao với độ nhớt thấp. Tính chất này thuận lợi cho nhiều ứng dụng.

5.2. Neo Trung Tâm Hoạt Động Xúc Tác

Các nhóm đầu cuối được chức năng hóa với xúc tác. Kim loại chuyển tiếp thường được neo qua phối tử. Phức chất kim loại ổn định trong cấu trúc polymer. Vi môi trường polymer ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác. Độ chọn lọc có thể được cải thiện so với xúc tác đồng thể. Xúc tác dị thể này dễ dàng tách khỏi hỗn hợp phản ứng. Lọc hoặc ly tâm đơn giản là đủ.

5.3. Khả Năng Tái Sử Dụng Và Ổn Định

Hyperbranched polymer xúc tác có thể được tái sử dụng nhiều lần. Hoạt tính xúc tác duy trì ổn định qua các chu kỳ. Rò rỉ kim loại tối thiểu do neo chặt chẽ. Ổn định nhiệt tốt cho phép sử dụng ở nhiệt độ cao. Copolymer khối cải thiện thêm tính chất vật liệu. Khối ưa nước và kỵ nước tạo ra cấu trúc tự lắp ráp. Điều này mở ra ứng dụng trong xúc tác pha hai.

VI. Xu Hướng Phát Triển Polymer Nhánh Xúc Tác

Lĩnh vực polymer phân nhánh cho xúc tác đang phát triển nhanh chóng. Phương pháp tổng hợp mới cho phép kiểm soát chính xác hơn. Polyme hóa ATRP và RAFT đã trở thành công cụ tiêu chuẩn. Click chemistry mở ra con đường tổng hợp đơn giản và hiệu quả. Sự kết hợp giữa các kiến trúc khác nhau tạo ra vật liệu lai. Dendrimer-polymer lai, polymer ngôi sao-hyperbranched là ví dụ. Ứng dụng mở rộng từ xúc tác hữu cơ đến xúc tác kim loại. Hệ thống mô phỏng enzyme ngày càng tinh vi. Tương lai hướng tới xúc tác bền vững và thân thiện môi trường. Polymer sinh học và vật liệu tái tạo đang được nghiên cứu.

6.1. Tiến Bộ Trong Phương Pháp Tổng Hợp

Polyme hóa sống kiểm soát cách mạng hóa tổng hợp polymer. ATRP cho phép tạo polymer với kiến trúc phức tạp. RAFT tương thích với nhiều monomer chức năng. Click chemistry kết nối các khối polymer một cách hiệu quả. Phản ứng thiol-ene cũng được sử dụng rộng rãi. Các phương pháp này có thể kết hợp để tạo cấu trúc phức tạp. Độ chính xác phân tử ngày càng cao.

6.2. Vật Liệu Lai Và Đa Chức Năng

Kết hợp nhiều kiến trúc polymer tạo ra vật liệu lai. Dendrimer-polymer tuyến tính kết hợp ưu điểm của cả hai. Polymer ngôi sao với cánh tay hyperbranched mang tính đa dạng cao. Copolymer khối tạo ra cấu trúc tự lắp ráp. Các vùng khác nhau có chức năng riêng biệt. Xúc tác đa chức năng có thể xúc tác nhiều phản ứng. Hiệu suất tổng thể được tối ưu hóa.

6.3. Hướng Phát Triển Bền Vững

Xúc tác bền vững là mục tiêu quan trọng. Polymer sinh học từ nguồn tái tạo đang được phát triển. Giảm sử dụng kim loại quý hiếm là ưu tiên. Xúc tác hữu cơ không kim loại ngày càng phổ biến. Điều kiện phản ứng nhẹ nhàng hơn tiết kiệm năng lượng. Dung môi xanh thay thế dung môi độc hại. Tái chế và tái sử dụng xúc tác giảm chất thải. Tương lai hướng tới hóa học xanh và bền vững.

Xem trước tài liệu
Tải đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Luận án tiến sĩ: Design and synthesis of branched polymer architectures for catalysis

Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung

Tải đầy đủ (212 trang)

Trích đoạn nội dung luận án

Tải xuống để đọc toàn bộ

Design and Synthesis of Branched Polymer Architectures for Catalysis By Brett Anthony Helms B. (Harvey Mudd College) 2000 A dissertation submitted in partial satisfaction of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Chemistry in the GRADUATE DIVISION of the UNIVERSITY of CALIFORNIA at BERKELEY Committee in charge: Professor Jean M. Fréchet Professor Dirk Trauner Professor David Schaffer Spring 2006 UMI Number: 3228353 Copyright 2006 by Helms, Brett Anthony All rights reserved. INFORMATION TO USERS The quality of this reproduction is dependent upon the quality of the copy submitted.

Broken or indistinct print, colored or poor quality illustrations and photographs, print bleed-through, substandard margins, and improper alignment can adversely affect reproduction. In the unlikely event that the author did not send a complete manuscript and there are missing pages, these will be noted. Also, if unauthorized copyright material had to be removed, a note will indicate the deletion. ® UMI UMI Microform 3228353 Copyright 2006 by ProQuest Information and Learning Company.

All rights reserved. This microform edition is protected against unauthorized copying under Title 17, United States Code. ProQuest Information and Learning Company 300 North Zeeb Road P. Box 1346 Ann Arbor, MI 48106-1346 Design and Synthesis of Branched Polymer Architectures for Catalysis Copyright 2006 By Brett Anthony Helms Abstract Design and Synthesis of Branched Polymer Architectures for Catalysis By Brett Anthony Helms Doctor of Philosophy in Chemistry University of California, Berkeley Professor Jean M.

Fréchet, Chair Polymers have been broadly applied in synthesis applications for decades in part due to their macromolecular nature, which facilitates product recovery, and their multivalency, which enables high loading. Both heterogeneous and homogeneous polymer supported reagents, catalysts, scavengers, etc. are known and have widespread use in industry for the production of fine chemicals. It was clear, however, from the onset of their implementation in chemical synthesis that functional polymers displayed unique behavior in solution that was not observed for their small molecule counterparts.

In fact, the reactivity of moieties bound to the support was regulated by steric accessibility, mircoenvironment, proximal confinement and other properties that were associated with the polymer. As these effects became enumerated, it was thought that they could be controlled through more precisely constructed materials. However, only recently have such methods for controlled polymer synthesis become available. Particularly useful have been the families of branched polymers: for example, dendrimers, dendronized polymers, star polymers, hyperbranched polymers, and shell crosslinked nanoparticles.

These macromolecules have proven effectiveness in advanced applications, including light harvesting, vaccine and drug delivery, bioimaging, molecular transport, etc. In the realm of catalysis, they offer unprecedented opportunity for further development. Their globular nature is reminiscent of enzymes, whose function and efficiency are only now being approached by these systems. In Chapter 1, the “dendritic effect” as it applies to catalysis applications is addressed.

The benefits of catalyst placement throughout this perfectly branched polymer architecture are outlined. In Chapter 2, a series of porphyrin- cored poly(benzyl ethers) is described. The light harvesting efficiency of the polymers is evaluated as a function of polymer topology (i. linear or branched).

Chapter 3 presents the synthesis and application of the first organocatalytic dendronized polymer. This molecule acts as a molecular concentrator for substrates undergoing chemical transformation. This phenomenon is revisited in Chapter 4 with a related pair of dendrimer catalysts, which differ in either architecture or catalyst nanoenvironment. Their impact on the catalytic properties of the material is described.

In Chapter 5, a one-pot reaction cascade employing acid- and amine-containing star polymers is presented. Through precise chemical synthesis, these otherwise opposing reagents are confined to the sterically restricted cores of the macromoecules and are thus _ spatially segregated in solution, thereby preventing their mutual deactivation. Finally, a facile method for the preparation of dendronized polymers via “click chemistry” is described in Chapter 6. approved: a Chair TJanuayy 22,200¢ Date Table of Contents ACKNOWIECGEMENL.

ce en ELE EEE Eee EEE EEE EEE Kế nà nà kết iii Chapter 1. The Dendrimer Effect in CatalySiS. eee renee nhu ho 1 lntroducfiOn.----- Een nh hà bà kh kh 2 Commonly Used Dendrimer Platforms for Macromolecular Catalysts. 4 Core-Functionalized Dendrimers in Cafalysis.

8 Peripherally Modified Dendrimers in CatalysSis. 34 Conclusions and OuflOOK.c ST eee eee nh be Đà bà kho 50 REFEFENCES 0. EEE ern rene etter ites 52 Chapter 2. The Effect of Macromolecular Architecture in Nanomaterials: A Comparison of Site Isolation in Porphyrin Core Dendrimers and Their Ilsomeric Linear AnaloQU€S.

EE nà ĐK EEE Ere Enea Ki cà 59 0wss00ei 0 eee eeeeenenn nee EEE EEE ene Ete neta ret bettas 60 EXperimental. cece cece ee ee cece eens ee ee TT TK Km ng net 61 Results and DiscUssion. ST «BE BE Bề kh ta 80 ConcluSÌOn.-c c nnnn nen KĐT ki Ki kh 102 Acknowledgemerl. nnn n nh HH 103 Ref©r©enC©S.

ere EEE ELLE LEELA kh gi hà cà eS 103 Chapter 3. Dendronized Cyclocopolymers with a Radial Gradient of Polarity and Their Use as Catalysts in a Difficult Esterification .cccScnnnnnnnề nhe hao 111 INTPOGUCTION. UE EOE EOE EEE net kh 112 ExperimenfalL.‹ re SE nà nh TK EEE EE EEE 113 Results and DisCUSSỈOn.-c ee enn ene kh ch 118 Acknowledgemen.c SH Ene ern EE nh ke tee 121 Supporting lnforrmafiOn. HT eee HT nh kh ru 121 R€Í©r©nC6S.cQQQQnnnnnnnn Đn BE BE ĐK HT hit kt 127 Chapter 4.

Effects of Polymer Architecture and Nanoenvironment in Acylation Reactions Employing Dendritic 4-(Dialkylamino)pyridine Catalysts. 130 Talixe\e [0 (e; ((0)q enc 131 EXperimentl. 0c cece cece eter e tenner rte enn EEE EEE EEE eae Ett ng 134 Results and Discussion. nh nh nh ko bà Hy 142 ConclUSỈOn.-- SH nền TT nh nà ch nh kh kg 145 Acknowledgement.ccQnnnnnn Tnhh nh nh kh ch 146 Supporting lInformatfion.--c nền nh nh nh nà nas 146 Ref©erenC©S.

ch nen Ki BE nh nh kh EES 162 Chapter 5. One-Pot Reaction Cascades Using Star Polymers with Core-Confined Catalytic GFOUDS.- cence SH TT nh nh Km kh Thì in ee een etes 166 JaixeeI9ie:|eaEưdddiiiiiiad(dÁđú. TS nn nn nh nh nh nh ni bon ki kinh ng 169 Results and DisCuSSỈOn. rr nh nh bờ 175 ® si Iei).-- ee entree nà kh kh 178 B201,.

EEL EEE EEE et eter teen nan EteE 182 Chapter 6. Dendronized Linear Polymers via “Click Chemisftry”. 185 INTPODUCTION 0 ee rE UC Kế Đà ky 186 Results and DiscusSiOn. rE En kh He 189 CONCIUSION.

en nner n EERE TEE nen nh bà bà kh EES 193 Acknowledgemenl. HT En een ee tea kh kh HH 193 Supporting Information.-- LH nà ke re 194 R€fer©nC©S. EEE nh TK BC EEE EEE EER ch Bà Yến 199 il Acknowledgements The experience I’ve gained here at Berkeley is in no small part due to the generosity and guidance of Professor Jean. His leadership, depth and drive are a constant source of inspiration for me.

| have learned from him that a successful yet aggressive approach to innovation and creative expression is a delicate balance between individuality and humility. For this, | will always be grateful. To my colleagues who helped make this all possible, | would like to extend my many thanks: Prof. Craig Hawker, Scoobie Mynar, Amanda Murphy, Cathy Liang, Yu Xie, Steve Guillaudeu, Zack Fresco, Claire Pitois, Lisa Marcaurelle, John Klopp, Shawn Burdette, Ray Thibault, Jeff Pyun, Cameron Lee, Sarah Goh, Stephanie Standley, Kevin Sivula, Christine Luscombe, Will Dichtel, Stefan Hecht, and countless others.

And to the little bulls, Andrew Cramer and Canadian Dan. You all contribute more than what is asked to our community, and we are better for it. To my family, | thank you for your patience, love and support for all my endeavors, fruitful or otherwise. We will grow old together and it will be grand.

Finally, | would like to thank my extended family: those who have dared tread the same path as | these last 5 years (or longer). Houston and Taylor deserve merit badges for their stamina in this respect. Glendon and Jeremy, for taking me down new paths. Patrick and Tony for always leading me down the wrong one.

And the Claremont kids for returning me down old ones: Sage, Elise, Dallas, Vida, Addy, Minna, Annie, Brett, Sara, Govil, Yumé, Yumi, Leika, Cho, Heidi, Ju Young, Pete, Kimmy, Mikel, Andy. You all have my respect, admiration and love. This thesis is dedicated to my Great Grandfather Joseph Manuel Gomes Jr. on the occasion of his 90" birthday.

After you have exhausted what there is in business, politics, conviviality, and so on - have found that none of these finally satisfy, or permanently wear - what remains? Nature remains. Walt Whitman | took a deep breath and listened to the old bray of my heart. Sylvia Plath iv Chapter 1. The Dendrimer Effect in Catalysis.

Abstract The immobilization of catalytic groups at the core of dendrimers or at their periphery gives rise to unique properties that affect rates of reaction, substrate activation or selectivity, etc. When advantageous, these properties can be classified as a positive dendritic effect. Positive dendritic effects can arise from site isolation, transition state stabilization and/or dielectric effects in the case of core-modified dendrimers, while peripherally modified dendrimers usually benefit from steric crowding or cooperativity for catalytic residues at the polymers surface. In this review, the appearance of positive dendritic effects from the literature will be highlighted as well as prospects for future work in the field.

Introduction In the interest of “green chemistry” and atom economy, molecular catalysis remains an active area of research in both academia and industry, primarily for the production of fine chemicals used in agribusiness, drug manufacture, organic electronics, etc.” Solution-based methodologies rely not only on the discovery and optimization of small molecule catalysts for a given transformation, but also on efficient means to separate the desired product(s) from the catalyst and any byproducts in the reaction mixture. While this process can be facilitated by using heterogeneous catalysts, i. catalysts immobilized onto organic or inorganic solid supports such as silica or crosslinked polymeric beads, there are several drawbacks to this approach that generally limit their widespread application to batch processes. These drawbacks include nonuniformity in catalyst structure and microenvironment once it is immobilized onto the support material, slow diffusion of substrates therein, catalyst leaching, and lower overall activities than the homogeneous system.Š Solid polymeric supports also exhibit limited swelling ability in certain solvents.

Efforts to overcome these disadvantages have primarily been directed at using soluble polymers for catalyst immobilization.* In this manner, the desirable features of homogeneous catalysis, such as comparable reaction kinetics and mass transfer, can be maintained while the macromolecular nature of the material provides a convenient means of purification and, in some cases, recyclability (vida infra). Both linear polymers and various families of branched polymers have been used as soluble macromolecular supports for reagents and catalysts. While the former are, in general, more readily available, they can suffer from poor loading capacity. It is common for only one catalyst moiety to be appended to the end of a linear polymer, such as monomethoxy-poly(ethylene glycol) (MeO-PEG).

For example, MeO-PEGzooo-catalyst conjugates carry a loading of only 0.2 mmol catalyst per gram of polymer while branched polymers typically carries between 5 to 25 mmol g1 when the degree of branching is greater than 50%.° In the case of dendrimers, where the degree of branching is 100%, the highest possible loading can be achieved. Certainly, in the literature, there has been extensive work to optimize the catalytic activity of functional dendrimers so as best represent that for the small molecule, but with the inherent retention ability that accompanies immobilization on macromolecular supports. There are both covalent®’ and noncovalent®"° approaches described in the literature and many have been used in continuous flow membrane reactors (CFMRs) with high efficacy.2""'? The dendrimers in these studies showed a high degree of independence and stability for the catalytic groups at the polymer surface even at high loadings for the larger dendrimers.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Từ khóa và chủ đề nghiên cứu


Câu hỏi thường gặp

Luận án "Thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác hóa học" nghiên cứu về vấn đề gì?

Luận án tiến sĩ nghiên cứu thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác. Tập trung vào dendrimers, dendronized polymers và star polymers với hiệu suất cao.

Luận án "Thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác hóa học" được bảo vệ tại trường nào?

Luận án này được bảo vệ tại University of California, Berkeley. Năm bảo vệ: 2006.

Luận án "Thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác hóa học" thuộc chuyên ngành gì?

Luận án "Thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác hóa học" thuộc chuyên ngành Chemistry. Danh mục: Hóa Hữu Cơ.

Luận án "Thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác hóa học" có bao nhiêu trang?

Luận án "Thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác hóa học" có 212 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.

Cách tải luận án "Thiết kế và tổng hợp polymer nhánh cho xúc tác hóa học" về máy như thế nào?

Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.

Luận án liên quan

Chia sẻ tài liệu: Facebook Twitter