本文關(guān)鍵詞：苯酚與甲醛加成反應(yīng)機(jī)理理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《云南大學(xué)》 2012年

苯酚與甲醛加成反應(yīng)機(jī)理理論研究

徐文鳳  

【摘要】：酚醛樹(shù)脂(PF)是酚類(lèi)和醛類(lèi)化合物(特別是苯酚和甲醛)在催化劑作用下縮聚的產(chǎn)物。酚醛樹(shù)脂作為第一個(gè)商業(yè)用合成樹(shù)脂,在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)里一直都是人們廣泛研究的對(duì)象。然而,傳統(tǒng)的樹(shù)脂材料,無(wú)論是熱固性酚醛樹(shù)脂還是熱塑性酚醛樹(shù)脂都有脆性大、釋放甲醛等缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)嚴(yán)重限制了酚醛樹(shù)脂的在諸多領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。從首次合成至今,改進(jìn)酚醛樹(shù)脂結(jié)構(gòu)、減少甲醛釋放量一直是樹(shù)脂領(lǐng)域?qū)W者研究的中心,并且這種研究從未停止過(guò)。關(guān)于酚醛樹(shù)脂合成反應(yīng)的理論始于上個(gè)世紀(jì)。這些理論建立在經(jīng)典的有機(jī)概念和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上,許多反應(yīng)機(jī)理和勢(shì)能面的細(xì)節(jié)都不是很清楚,特別是有催化劑存在的反應(yīng)。簡(jiǎn)單的“加成”、“縮合”并不能夠解釋的酚醛樹(shù)脂的合成機(jī)理。也有學(xué)者對(duì)酚醛樹(shù)脂的反應(yīng)機(jī)理做了實(shí)驗(yàn)動(dòng)力學(xué)方面的研究,但是這些機(jī)理至今并未得到任何可靠的理論計(jì)算的驗(yàn)證。 計(jì)算化學(xué)基于可靠的量子力學(xué)理論,能夠選擇性對(duì)我們需要的任一單個(gè)反應(yīng)進(jìn)行深入的研究,進(jìn)而了解各步反應(yīng)的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。經(jīng)過(guò)大量的文獻(xiàn)查找后,我們發(fā)現(xiàn),應(yīng)用理論方法對(duì)樹(shù)脂的研究很少。本論文分別對(duì)苯酚和甲醛在酸性和堿性條件下的加成反應(yīng)機(jī)理作了系統(tǒng)的理論研究。這些研究的結(jié)果可用于預(yù)測(cè)酚類(lèi)化合物與甲醛的反應(yīng)性,從而更深層次理解其反應(yīng)的機(jī)理,并為酚醛樹(shù)脂的固化和發(fā)展提供有價(jià)值的信息。 苯酚和甲醛在酸性條件下反應(yīng)機(jī)理的研究通過(guò)PW91/DNP/COSMO方法完成。苯酚和質(zhì)子化的水合甲醛首先經(jīng)過(guò)SN2機(jī)理失去一分子水形成一個(gè)加合物IM1。從IM1開(kāi)始,找到兩條涉及質(zhì)子轉(zhuǎn)移的反應(yīng)路徑：①I(mǎi)M1苯環(huán)上的一個(gè)質(zhì)子通過(guò)一個(gè)四元環(huán)過(guò)渡態(tài)直接轉(zhuǎn)移到氧上,最終失去一分子水而生成羥芐基正碳離子(HOC6H4CH2+)�？梢钥隙�,羥芐基碳正離子(HOC6H4CH2+)在隨后的縮聚反應(yīng)中起著重要的作用,是酸性條件下合成酚醛樹(shù)脂的一個(gè)重要活性中間體；②水催化質(zhì)子轉(zhuǎn)移(WCP),是一個(gè)無(wú)勢(shì)壘反應(yīng),表明IMl的生成是決速步驟。同時(shí)我們對(duì)苯酚與甲醛在酸性條件下的二次加成機(jī)理(即羥甲基苯酚與甲醛的加成反應(yīng))也進(jìn)行了理論研究,其反應(yīng)機(jī)理與一次加成類(lèi)似。 苯酚和甲醛在堿性條件下鄰位和對(duì)位的加成反應(yīng)機(jī)理研究通過(guò)PW91/DNP/COSMO完成。苯酚負(fù)離子和水合甲醛首先通過(guò)一個(gè)SN2機(jī)理生成一個(gè)中間體IM2和氫氧根離子OH-。從IM2開(kāi)始也有2條路徑涉及質(zhì)子的轉(zhuǎn)移反應(yīng)：①一個(gè)氫氧根奪取IM2上質(zhì)子,導(dǎo)致質(zhì)子轉(zhuǎn)移,生成產(chǎn)物為一羥甲基苯酚；②一分子水奪取IM2上的質(zhì)子(WCP),生成產(chǎn)物一羥甲基苯酚或亞甲基苯醌(QMs)。亞甲基是堿性條件酚醛塑酯縮合的重要活性中間體。苯酚負(fù)離子和甲醛的反應(yīng)也涉及兩種質(zhì)子反應(yīng)的機(jī)理：分子內(nèi)質(zhì)子直接轉(zhuǎn)移和水催化質(zhì)子轉(zhuǎn)移機(jī)理。堿性條件下以苯酚負(fù)離子和自由甲醛的反應(yīng)為主。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類(lèi)號(hào)】：O621.25
【目錄】：

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3 李吉來(lái);幾類(lèi)重要鹵素原子自由基—分子反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2007年

4 石國(guó)升;含氧自由基和不飽和碳?xì)浠衔锓磻?yīng)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2008年

5 董浩;環(huán)境中幾類(lèi)重要的自由基—分子反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2005年

6 齊艷;直接動(dòng)力學(xué)研究多原子體系的反應(yīng)機(jī)理[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2006年

7 王永;細(xì)胞色素P450蛋白酶催化下幾種典型化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（大連化學(xué)物理研究所）;2007年

8 李岱霖;基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑的效能和選擇性以及查爾酮合酶的催化反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2008年

9 李來(lái)才;大氣中臭氧損耗和燃燒過(guò)程中污染物間反應(yīng)機(jī)理研究[D];四川大學(xué);2003年

10 喬瑜;基于自適應(yīng)化學(xué)理論的均相反應(yīng)過(guò)程模擬及其在甲烷預(yù)混火焰中的應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張風(fēng)昀;過(guò)渡金屬鈦/鎳離子與甲醇/乙醇反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];中國(guó)石油大學(xué);2009年

2 吳琍霞;氧負(fù)離子與吡啶、乙醇反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

3 侯聰;丙酸乙脂與羥基自由基的反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2011年

4 趙麗;丁羥膠固化反應(yīng)機(jī)理與高能炸藥體系計(jì)算模擬研究[D];南京理工大學(xué);2013年

5 張振偉;幾種釕、銠、鋯金屬有機(jī)化合物反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];曲阜師范大學(xué);2007年

6 劉樂(lè)燕;氣相負(fù)離子反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];西北師范大學(xué);2007年

7 李娜;幾類(lèi)重要?dú)涑樘岱磻?yīng)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2011年

8 鄭妍;異氰酸及異硫氰酸與乙烯自由基及其衍生物間反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];四川師范大學(xué);2006年

9 牛寶柱;遺傳算法在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理簡(jiǎn)化中的應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

10 孫東貞;多元縮合生成新型巴比妥酸鹽衍生物反應(yīng)機(jī)理的理論研究[D];鄭州大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：苯酚與甲醛加成反應(yīng)機(jī)理理論研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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