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第一章 环糊精及其衍生物的基本性质1

1.1 环糊精的结构与组成1

1.2 环糊精的基本物理化学性质2

1.3 环糊精衍生物的结构与组成3

1.4 环糊精衍生物的种类6

1.4.1 单取代环糊精衍生物6

1.4.2 双取代环糊精衍生物6

1.4.3 多取代环糊精衍生物7

1.4.4 二聚体环糊精衍生物7

1.4.5 多聚体环糊精衍生物8

1.4.6 环糊精聚合物8

1.5 环糊精衍生物的基本物理化学性质9

1.6 环糊精衍生物的合成方法12

1.6.1 单取代环糊精衍生物的合成12

1.6.2 双取代环糊精衍生物的合成15

1.6.3 多取代环糊精衍生物的合成18

1.6.4 二聚体环糊精衍生物的合成20

1.6.5 多聚体环糊精衍生物的合成23

1.6.6 环糊精聚合物的合成25

参考文献26

第二章 环糊精及其衍生物的包结性能30

2.1 环糊精的包结性能30

2.2 环糊精衍生物的包结性能31

2.3 环糊精及其衍生物包结络合物的表征方法33

2.3.1 紫外-可见吸收光谱34

2.3.2 荧光和磷光光谱35

2.3.3 圆二色谱35

2.3.4 红外与拉曼光谱36

2.3.5 核磁共振谱37

2.3.6 热分析38

2.3.7 X射线衍射技术39

2.3.8 量子化学计算39

2.4 环糊精及其衍生物包结客体分子的作用力机理41

参考文献43

第三章 基于环糊精的仿生催化反应45

3.1 开环反应45

3.1.1 氧杂环丙烷的开环反应45

3.1.2 氧杂环丙烷的开环氧化反应46

3.1.3 氮杂环丙烷的开环反应47

3.1.4 氮杂环丙烷的开环氧化反应47

3.1.5 硫杂环丙烷的亲核开环反应47

3.1.6 C-3选择性开环反应47

3.2 成环反应48

3.2.1 两组分成环反应48

3.2.2 三组分成环反应50

3.3 脱保护反应51

3.3.1 四氢吡喃醚的脱保护反应51

3.3.2 二乙酸酯的脱保护反应51

3.3.3 缩醛和缩酮的脱保护反应52

3.3.4 醛缩硫醇脱保护氧化反应52

3.3.5 叔丁基二甲基硅醚的氧化脱保护反应53

3.3.6 脱肟基保护反应53

3.4 保护反应54

3.5 水解反应54

3.6 氧化反应54

3.6.1 醇54

3.6.2 硫醚55

3.6.3 烯烃55

3.6.4 烷烃56

3.7 还原反应56

3.8 加成反应57

3.8.1 羰基碳的加成57

3.8.2 共轭烯烃的加成58

3.8.3 炔烃的加成59

3.8.4 亚胺的加成59

3.9 取代反应59

3.10 其他反应60

3.11 β-环糊精与底物的相互作用对于反应影响的分析62

3.12 实例详解一-β-环糊精促进肉桂醛碱性水解制备苯甲醛的研究63

3.12.1 β-环糊精/肉桂醛包结物的表征63

3.12.2 实验研究70

3.12.3 反应动力学及机理的研究73

3.13 实例详解二——β-环糊精催化氧化肉桂醛制备苯甲醛的研究77

3.13.1 β-环糊精催化NaClO氧化肉桂醛77

3.13.2 β-环糊精催化H2O2氧化肉桂醛83

3.14 实例详解三——β-环糊精选择性催化氧化对甲氧基苯甲醛的研究88

3.14.1 β-环糊精作用的确定88

3.14.2 β-环糊精量的确定89

3.14.3 1H NMR表征91

3.14.4 β-环糊精和对甲氧基苯甲醛包结物的包结性能91

3.14.5 FT-IR表征分析93

3.14.6 β-环糊精和对甲氧基苯甲醛包结物的结构分析93

3.14.7 分子模拟94

3.14.8 β-环糊精具有抑制副反应的作用94

3.14.9 反应机理的推测95

3.14.10 β-环糊精催化剂回收性能96

3.15 实例详解四——β-环糊精催化空气氧化合成2-苯基苯并咪唑97

3.15.1 催化氧化合成2-苯基苯并咪唑97

3.15.2 温度对反应的影响98

3.15.3 β-环糊精的量对反应的影响99

3.15.4 不同加料方式对反应的影响99

3.15.5 不同空间位阻的苯甲醛对反应的影响100

3.15.6 β-环糊精和客体包结物的包结性能101

3.15.7 1H NMR表征102

3.15.8 分子模拟102

3.15.9 合成2-苯基苯并咪唑的放大反应104

3.15.10 β-环糊精的回收实验104

3.15.11 反应机理的推测104

参考文献105

第四章 基于环糊精衍生物的仿生催化反应111

4.1 氧化反应111

4.1.1 酮羰基作为催化活性中心111

4.1.2 醛羰基作为催化活性中心113

4.1.3 其他基团作为催化活性中心114

4.2 水解反应114

4.2.1 咪唑基作为催化活性中心114

4.2.2 氨基作为催化活性中心116

4.2.3 羟基作为催化活性中心116

4.2.4 其他基团作为催化活性中心118

4.3 还原反应119

4.4 缩合反应122

4.5 加成反应124

4.6 消除反应125

4.7 实例详解——羟丙基-β-环糊精催化肉桂醛碱性水解制备苯甲醛的研究126

4.7.1 2-HP-β-环糊精/肉桂醛包结物的表征126

4.7.2 实验研究132

4.7.3 反应动力学研究133

4.7.4 增溶性研究135

参考文献138

第五章 基于环糊精衍生物的金属仿生催化反应143

5.1 氧化反应143

5.1.1 烯烃143

5.1.2 类固醇化合物146

5.1.3 硫醚148

5.2 水解反应149

5.2.1 单取代环糊精作为金属离子配体催化水解反应149

5.2.2 环糊精二聚体作为金属离子配体催化水解反应151

5.2.3 环糊精三聚体作为金属离子配体催化水解反应154

5.3 还原反应155

5.4 氢甲酰化反应156

5.5 偶联反应157

参考文献158

第六章 基于环糊精衍生物的不对称仿生催化反应162

6.1 氧化反应162

6.1.1 烯烃的不对称环氧化162

6.1.2 硫醚的不对称氧化164

6.2 还原反应165

6.3 缩合反应166

6.4 加成反应169

6.5 实例详解一——链状氨基醇修饰β-环糊精诱导苯甲硫醚不对称氧化反应170

6.5.1 β-环糊精衍生物CD-6-1～CD-6-8的合成170

6.5.2 β-环糊精衍生物CD-6-1～CD-6-8的优势构型171

6.5.3 β-环糊精衍生物CD-6-1～CD-6-8与Na2 MoO4形成的络合物172

6.5.4 苯甲硫醚的不对称氧化173

6.6 实例详解二——环状氨基醇修饰β-环糊精诱导苯甲硫醚不对称氧化反应188

6.6.1 β-环糊精衍生物CD-6-9～CD-6-13的合成188

6.6.2 β-环糊精衍生物CD-6-9～CD-6-13的优势构型189

6.6.3 苯甲硫醚的不对称氧化192

6.7 实例详解三——仲胺类化合物修饰β-环糊精催化芳香醛不对称Aldol反应197

6.7.1 β-环糊精衍生物CD-6-14～CD-6-19和L-脯氨酸衍生物PD-1的合成197

6.7.2 β-环糊精衍生物CD-6-14～CD-6-19的优势构型198

6.7.3 水相不对称Aldol反应202

6.8 实例详解四——链状氨基醇及二胺类化合物修饰β-环糊精诱导芳香酮不对称还原反应217

6.8.1 β-环糊精衍生物CD-6-20～CD-6-24的合成217

6.8.2 β-环糊精衍生物与[RuCl2（arene）]2络合物的形成218

6.8.3 β-环糊精衍生物与芳香酮包结络合物的形成221

6.8.4 芳香酮的不对称还原225

参考文献239

第七章 环糊精及其衍生物的固定化及其应用242

7.1 环境污染物的吸附242

7.1.1 以无机材料为载体243

7.1.2 以有机合成高分子材料为载体245

7.1.3 以天然产物高分子材料为载体247

7.2 药物分子的负载、输送和缓释249

7.2.1 以无机材料为载体250

7.2.2 以有机合成高分子材料为载体252

7.2.3 以天然产物高分子材料为载体254

7.2.4 以其他材料为载体257

7.3 分析检测259

7.3.1 以电极为载体259

7.3.2 以非电极无机材料为载体260

7.3.3 以有机合成高分子材料为载体264

7.4 手性分离265

7.4.1 手性色谱柱分离266

7.4.2 包结分离268

7.4.3 膜分离269

7.5 催化269

7.6 织物整理273

7.7 表面功能化274

7.8 其他应用275

7.9 实例详解一——以C—O和C—N键构筑壳聚糖-β-环糊精聚合物催化氧化肉桂醛277

7.9.1 壳聚糖-β-环糊精聚合物制备过程277

7.9.2 催化剂表征277

7.9.3 反应研究279

7.9.4 催化剂的回收性能实验283

7.9.5 反应动力学的研究283

7.9.6 氢键的作用机理285

7.9.7 反应机理288

7.9.8 放大实验289

7.10 实例详解二——以C—O键构筑纤维素羟丙基-β-环糊精聚合物催化氧化肉桂醛290

7.10.1 HP-β-CDCP制备过程290

7.10.2 FT-IR分析290

7.10.3 XRD分析292

7.10.4 TG分析292

7.10.5 催化反应研究293

7.10.6 反应动力学的研究296

7.10.7 催化剂的回收性能研究297

7.10.8 氢键的作用机理298

7.10.9 反应机理301

7.10.10 放大实验302

参考文献303

第八章 基于环糊精衍生物包结性能的其他反应312

8.1 超分子光学手性源312

8.2 亲偶极体313

8.3 微通道反应器315

8.4 金属纳米粒子稳定剂317

8.4.1 还原反应317

8.4.2 偶联反应318

8.4.3 氧化反应319

8.5 反相相转移催化剂319

8.6 酶催化添加剂320

参考文献323

第九章 分子设计在基于环糊精仿生催化中的应用328

9.1 分子设计在基于环糊精为母体的超分子仿生催化剂的设计及性能预测方面的作用328

9.2 分子设计在环糊精为母体的超分子仿生催化剂的构筑及性能考察方面的作用331

9.3 分子设计在主客体构效关系及基于环糊精超分子仿生催化剂构筑一般性原理的建立方面的作用331

9.4 分子设计在基于弱相互作用协同提高反应专一性的环糊精超分子固定化催化剂构筑方面的作用333

9.5 实例详解——氢键的协同作用驱动水中苯甲醛的合成334

9.5.1 结构预测及作用模型334

9.5.2 β-CDCP的结构表征335

9.5.3 实验研究337

9.5.4 反应动力学的研究340

9.5.5 作用机理343

9.5.6 反应机理344

参考文献345