论文部分内容阅读
羟醛缩合反应是形成C-C键的重要反应之一,其传统的催化反应工艺是在酸或碱的水溶液中进行的。但这样会引发许多副反应,导致反应选择性的降低,且腐蚀设备,产生大量的工业废水,后处理中还会造成原料和产物的损失和浪费等。因此,本文从绿色化工的角度出发,以设计、开发高选择性、可循环使用的催化体系为目的,主要研究了在镁铝复合氧化物和离子交换树脂两种催化体系下,环戊酮和正戊醛经交叉缩合反应生成2-亚戊基环戊酮的各种工艺条件。1.以共沉淀法制备了Mg-Al摩尔比为2:1及3:1的Mg-Al水滑石,通过红外光谱(FT-IR)、X-衍射(XRD)、热重-差热分析(TG-DTA)、元素分析(ICP)等方法对合成的水滑石进行了表征,并以其为催化剂前驱体经高温焙烧后得到MgO-Al2O3复合氧化物(LDO)。研究了该复合氧化物(LDO)对环戊酮和正戊醛进行Aldol缩合反应的催化性能,并以气相色谱(GC)和气-质联用(GC-MS)对生成物进行定性和定量分析。结果表明:以Mg-A1摩尔比为3:1的水滑石在焙烧温度为500℃,酮醛摩尔比为3:1,催化剂用量为反应物质量的8%,回流温度下(约122℃)反应4小时,生成的2-亚戊基环戊酮占所有生成物的面积百分比为85.2%,正戊醛的转化率为99.0%。催化活性高于单纯的MgO和A1203,说明在酸碱协同催化下的醛酮缩合反应能进行得更好。2.以弱碱性阴离子交换树脂为催化剂,从催化剂的选择、预处理方式、催化剂用量、反应温度、反应时间、酮醛比、加料方式、金属协同等方面全面讨论了各因素对正戊醛转化率和主产物2-亚戊基环戊酮收率的影响。在此基础上开发了一种包含胺型弱碱性阴离子交换树脂、酸性化合物和金属离子的多相催化体系,该催化体系在分离出有机相后,催化剂可循环使用。实验结果表明,将该催化体系作用于环戊酮和正戊醛的交叉缩合反应中,主产物2-亚戊基环戊酮的收率大于90%,取得了较为满意的效果。