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本文综述了近年来SO42-/MXOY(M=Zr,Ti,Fe)型催化剂在有机合成中的应用,并对其今后的发展趋势作了预测。SO42-/MXOY是一种新型固体超强酸催化剂,因其具有独特的酸性、高活性、高选择性、简化产品分离程序等优点,有着广泛的应用前景。近年来,固体超强酸已经被广泛的应用在有机合成中。
本论文对制备SO42-/TiO2型固体超强酸制备工艺进行了研究,取一定量的硫酸钛溶液和少量乙二醇单甲醚于四口烧瓶中,加热回流,经过滤,洗涤,得白色沉淀,烘干后用1.00mol/L的硫酸溶液浸泡14h,抽滤,500℃焙烧3h,得SO42-/TiO2型固体超强酸。通过IR,TEM,XRD等手段对纳米固体超强酸的结构、粒度、比表面积、形貌变化进行分析和测定,对其催化机理进行了初步的探讨,利用Hammett指示剂法测定酸强度,艾士卡法测定硫含量,发现固体酸催化剂的制备条件对催化剂性质的影响很大。实验得到当浸渍硫酸浓度为1.0mol/L,催化剂煅烧温度为500℃时,煅烧时间3h时,得到的纳米二氧化钛固体超强酸的酸性最强,H0≤-14.50,硫含量8.6%。
采用SO42-/TiO2型固体超强酸催化剂制备尿囊素,当原料配比n(乙二醛):n(尿素)=1:3.5,催化剂用量为投量料的3%,反应温度为80℃,反应时间为3h时,尿囊素收率可达65.4%。同时采用SO42-/TiO2型固体超强酸催化合成7,11,18,21四氧杂三螺[5.2.2.5.2.2]二十一烷,采用0.3g SO42-/TiO2型固体超强酸;酮醇物质的量比2.4:1,产率达到87.7%。
采用La-SO42-/TiO2型固体超强酸催化剂制备3,9-二苯基-2,4,8,10-四氧杂螺-[5.5]-十一烷,产率高达91.7%。实验考察了反应时间、温度、用量等因素对催化剂催化性能的影响,并由此得出反应的最佳反应条件和催化剂的最佳制备条件。