固体酸催化剂的合成及其催化Baeyer-Villiger氧化反应研究

论文摘要

本论文分为五部分:第一章:文献综述本章从五个方面对酮类Baeyer-Villiger氧化反应的研究进展做了综述:（1）引言;（2）Baeyer-Villiger氧化反应的机理;（3）Baeyer-Villiger氧化反应的特点;（4）Baeyer-Villiger氧化反应的氧化剂;（5）Baeyer-Villiger氧化反应的催化剂:主要包括均相催化剂、非均相催化剂和生物酶催化剂,在这里着重介绍了非均相催化剂催化下的Baeyer-Villiger氧化反应,从沸石类、介孔材料、黏土类、硅胶、有机高分子担载催化剂、金属氧化物和固体酸等七个方面分别进行了阐述,最后进行了简短的总结。第二章:硅胶负载磺酸催化剂的合成及其催化性能研究以硅胶为载体,利用氯磺酸与硅胶表面羟基的接枝反应,制备了三种不同磺酸负载量的固体酸催化剂,采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、热重分析（TG-DTA）、X射线粉末衍射（XRD）、氮气吸附脱附（N2adsorption-desorption）及扫描电子显微镜（SEM）对催化剂进行了表征;研究了催化剂对Baeyer-Villiger氧化反应的催化性能,对氧化过程进行了优化,得出了反应的最佳条件。催化氧化结果表明,以质量分数30%的H2O2为氧化剂,该催化剂在温和的条件下可以实现许多环酮和脂肪酮的Baeyer-Villiger氧化,其中2-金刚烷酮和环己酮几乎可以实现化学计量的转化。此外,还研究了此催化剂作用下羧酸与甲醇的酯化反应,底物的转化率与选择性大都保持在90%以上。该催化剂制备简单,催化体系条件温和,且催化剂可重复使用5次。第三章:PEG6000-OSO3H催化下的Baeyer-Villiger氧化反应制备了PEG6000负载氯磺酸催化剂（PEG6000-OSO3H）,利用FT-IR、TG-DTA和元素分析方法对催化剂进行了表征。研究了以PEG6000-OSO3H为催化剂, 30%H2O2为氧化剂条件下,酮类的Baeyer-Villiger氧化反应,考察了溶剂、反应温度、反应时间、催化剂用量、氧化剂用量等因素对反应的影响,得到反应的最佳条件为:底物酮0.1 mmol,30% H2O2 0.3mmol,催化剂用量10 mg,溶剂1, 2-二氯乙烷3 mL,温度70 oC,反应时间24 h。在此最佳条件下,一些环酮类底物如2-金刚烷酮、环戊酮、环己酮、2-甲基环己酮、4-甲基环己酮和4-叔丁基环己酮等都可以在温和的条件下被氧化得到相应内酯,且反应具有89%～100%的底物转化率和80%～99%的内酯选择率。第四章:Sn-W过渡金属复合氧化物的合成、表征及其催化性能研究通过焙烧共沉淀物的方法制备了一系列Sn-W过渡金属复合氧化物催化剂。受Sn/W金属比,焙烧温度等的影响,不同条件下得到的复合金属氧化物催化性能有明显的差异。其中,当Sn/W=2,焙烧温度为800 oC时,得到的Sn/W-2-800复合金属氧化物的催化性能最好。采用FT-IR、XRD、SEM和氮气吸附脱附试验对催化剂进行了表征。研究了Sn/W-2-800对酮类的Baeyer-Villiger氧化反应的催化性能,结果表明该催化剂可较好的实现环酮类的氧化。此外,还考察了Sn/W-2-800对苯甲醇与苯甲醚傅克烷基化反应的催化性能,结果发现苯甲醇被完全转化,生成了邻对位取代的苯甲醚。该催化体系反应条件温和,催化剂可回收使用5次以上无明显的活性降低。第五章:总结和展望概括本文的主要结论及研究意义,对合成的固体酸催化剂相关应用前景作了展望,并指出其存在的不足。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章：文献综述
• 1 引言
• 2 Baeyer-Villiger 氧化反应的机理
• 3 Baeyer-Villiger 氧化反应的特点
• 4 Baeyer-Villiger 氧化反应的氧化剂
• 5 Baeyer-Villiger 氧化反应的催化剂
• 5.1 均相催化剂
• 5.1.1 金属配合物
• 5.1.2 磷配合物
• 5.1.3 Lewis 酸
• 5.2 非均相催化剂
• 5.2.1 沸石类
• 5.2.2 介孔材料
• 5.2.3 黏土类
• 5.2.4 硅胶担载催化剂
• 5.2.5 有机高分子担载催化剂
• 5.2.6 金属氧化物
• 5.2.7 固体酸
• 5.3 生物酶
• 6 选题意义及研究思路
• 参考文献
• 第二章 硅胶负载磺酸催化剂的合成及其催化性能研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要试剂和仪器
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要仪器和设备
• 2.2 催化剂的制备
• 3 结果与讨论
• 3.1 催化剂的表征
• 3.1.1 FT-IR
• 3.1.2 TG-DTA
• 3.1.3 BET
• 3.1.4 XRD 及SEM
• 3.2 催化剂催化性能研究
• 3.2.1 Baeyer-Villiger 氧化
• 3.2.2 酯化反应
• 3.3 催化剂重复使用性能
• 3.4 产物分离与鉴定
• 4 结论
• 参考文献
• 3H 催化的Baeyer-Villiger 氧化反应'>第三章 PEG6000-SOS₃H 催化的Baeyer-Villiger 氧化反应
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要试剂和仪器
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要仪器和设备
• 2.2 催化剂的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 元素分析
• 2.3.2 FT-IR
• 2.3.3 TG-DTA
• 3 结果与讨论
• 3.1 空白实验
• 3.2 反应条件的优化
• 3.2.1 溶剂的影响
• 3.2.2 反应时间的影响
• 3.2.3 反应温度的影响
• 3.2.4 催化剂用量的影响
• 3.2.5 氧化剂用量的影响
• 3.3 催化剂对各种环酮类的催化性能研究
• 3.4 催化剂的回收利用
• 4 结论
• 参考文献
• 第四章 Sn-W 过渡金属复合氧化物的制备、表征及其催化性能研究
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 主要试剂和仪器
• 2.1.1 主要试剂
• 2.1.2 主要仪器和设备
• 2.2 催化剂的制备
• 3 结果与讨论
• 3.1 催化剂的表征
• 3.1.1 FT-IR
• 3.1.2 XRD
• 3.1.3 SEM
• 2 吸附测试'>3.1.4 N₂吸附测试
• 3.2 催化剂Baeyer-Villiger 氧化催化性能研究
• 3.2.1 Baeyer-Villiger 氧化
• 3.2.2 傅克烷基化
• 3.3 催化剂重复使用性能
• 4 结论
• 参考文献
• 第五章 总结和展望
• 1 总结
• 2 展望
• 附录
• 在学期间发表论文及参加科研项目
• 致谢