疏水性固体酸催化剂催化合成柠檬酸三酯的研究

论文摘要

疏水性固体酸催化剂集中了载体的高度疏水性、高比表面积和硫酸锆的高催化活性,用于含水的反应体系中,实现了均相催化反应多相化,催化剂可回收和循环使用。本文将该疏水性固体酸催化剂用于合成柠檬酸三乙酯,筛选了合成柠檬酸三乙酯的催化剂最佳制备条件：载体、负载量、煅烧温度；并采用XRD、FT-IR、原位红外等仪器对催化剂进行了表征,结果表明：四水硫酸锆以非晶态的形式高度分散负载于活性炭的表面,且在催化剂表面同时存在L酸位和B酸位；并对反应物料配比、带水剂用量、反应时间及催化剂用量等反应工艺进行了考察。在以上最优条件下,柠檬酸的转化率为99.3%,柠檬酸三乙酯的收率达到98.25%；催化剂重复使用4次,柠檬酸的转化率仍保持在95%以上,柠檬酸三乙酯收率保持在93%以上。本文将高催化活性和疏水性能的固体酸催化剂用于合成柠檬酸三丁酯。筛选了合成柠檬酸三丁酯的催化剂最佳制备条件：载体、负载量、煅烧温度；优化了最佳反应工艺条件：带水剂种类、反应物料配比、反应时间及催化剂用量。在以上最优反应条件下,柠檬酸的转化率为99.6%,柠檬酸三丁酯收率达到99.3%；将该催化剂重复合成柠檬酸三丁酯4次,柠檬酸的转化率仍保持在95.7%以上,柠檬酸三丁酯收率保持在94%以上。本文还研究了将该疏水性固体酸催化剂用于合成柠檬酸三辛酯,对合成柠檬酸三辛酯的催化剂最佳制备条件以及各反应工艺条件分别进行了考察。在优化的工艺条件下,柠檬酸转化率达到100%,柠檬酸三辛酯收率达到98.69%;重复使用4次,柠檬酸三辛酯的收率仍保持在99.7%以上,柠檬酸三辛酯收率达到98.5%。本文对疏水性固体酸催化的以上三种合成反应进行了比较,可以看出,疏水性固体酸催化剂具有很高的催化活性和疏水性能,可成功合成柠檬酸三酯,实现均相催化反应多相化,且催化剂可重复使用多次。从比较还可以看出,合成柠檬酸三丁酯和柠檬酸三辛酯所需要的催化剂制备条件以及反应的工艺条件相对较易,合成柠檬酸三乙酯的催化剂制备条件和反应工艺条件都相对较苛刻。另外,本文还将该疏水性固体酸催化剂用于在常压低温下合成愈创木酚,对合成愈创木酚的催化剂最佳制备条件以及反应时间、反应物料配比、催化剂加入量条件分别进行了考察,在优化的工艺条件下,邻苯二酚的转化率为29%、愈创木酚的选择性达到96%。重复使用四次,邻苯二酚的转化率和愈创木酚的选择性几乎没有下降。本文还对三种柠檬酸三酯及愈创木酚提出了精制工艺,精制过后的产品经气相色谱分析其含量均在97.5%以上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 柠檬酸三酯的概述
• 1.1.1 柠檬酸三酯的性质
• 1.1.2 柠檬酸三酯的用途
• 1.1.3 国内外柠檬酸三酯的生产状况
• 1.2 愈创木酚的概述
• 1.2.1 愈创木酚的性质
• 1.2.2 愈创木酚的用途及现状
• 1.3 固体酸催化剂
• 1.3.1 前言
• 1.3.2 固体酸催化剂的分类
• 1.4 柠檬酸三酯的研究状况
• 1.4.1 柠檬酸三乙酯的研究状况
• 1.4.2 柠檬酸三丁酯的研究状况
• 1.4.3 柠檬酸三辛酯的研究状况
• 1.5 愈创木酚的研究现状
• 1.6 论文选题的目的和意义
• 第二章 疏水性固体酸催化合成柠檬酸三乙酯
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 实验试剂及设备
• 2.2.2 疏水性固体酸催化剂的制备与表征
• 2.2.3 柠檬酸三乙酯的合成反应过程
• 2.2.4 产品分析与测定
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 柠檬酸三乙酯合成方法的研究
• 2.3.2 合成柠檬酸三乙酯固体酸催化剂的筛选
• 2.3.3 疏水性固体酸催化剂的红外及XRD结构测试
• 2.3.4 合成柠檬酸三乙酯反应工艺的研究
• 2.3.5 催化剂重复使用与疏水性比较
• 2.3.6 柠檬酸三乙酯的精制
• 2.3.7 产品的色谱分析
• 2.3.8 产品的红外谱图分析
• 2.4 小结
• 第三章 疏水性固体酸催化剂催化合成柠檬酸三丁酯
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.2.1 实验试剂及设备
• 3.2.2 疏水性固体酸催化剂的制备与表征
• 3.2.3 柠檬酸三丁酯的合成反应
• 3.2.4 产品分析与测定
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 合成柠檬酸三丁酯固体酸催化剂制备工艺的优化
• 3.3.2 疏水性固体酸催化剂的红外及XRD结构测试
• 3.3.3 合成柠檬酸三丁酯反应工艺的优化
• 3.3.4 催化剂重复使用与疏水性比较
• 3.3.5 柠檬酸三丁酯的精制
• 3.3.6 产品的色谱分析
• 3.3.7 柠檬酸三丁酯的红外谱图
• 3.4 小结
• 第四章 疏水性固体酸催化剂催化合成柠檬酸三辛醋
• 4.1 前言
• 4.2 实验
• 4.2.1 实验试剂及设备
• 4.2.2 疏水性固体酸催化剂的制备与表征
• 4.2.3 柠檬酸三辛酯的合成反应
• 4.2.4 产品分析与测定
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 合成柠檬酸三辛酯固体酸催化剂制备工艺的研究
• 4.3.2 疏水性固体酸催化剂的红外及XRD结构测试
• 4.3.3 合成柠檬酸三辛酯反应工艺的研究
• 4.3.4 催化剂重复使用与疏水性比较
• 4.3.5 柠檬酸三辛酯的精制
• 4.3.6 产品的色谱分析
• 4.3.7 柠檬酸三辛酯的红外谱图
• 4.4 小结
• 第五章 疏水性固体酸催化合成三种柠檬酸三酯比较
• 5.1 前言
• 5.2 疏水性固体酸催化合成三种柠檬酸三酯
• 5.2.1 催化剂的制备条件
• 5.2.2 反应的工艺条件
• 5.2.3 反应结果
• 5.3 小结
• 第六章 疏水性固体酸催化剂催化合成愈创木酚
• 6.1 前言
• 6.2 实验
• 6.2.1 实验试剂及设备
• 6.2.2 疏水性固体酸催化剂的制备与表征
• 6.2.3 愈创木酚的合成反应
• 6.2.4 产品分析与测定
• 6.3 实验结果与讨论
• 6.3.1 合成愈创木酚固体酸催化剂的筛选
• 6.3.2 合成愈创木酚反应工艺的研究
• 6.3.3 催化剂稳定性试验
• 6.3.4 愈创木酚的精制
• 6.3.5 愈创木酚的红外谱图
• 6.4 小结
• 第七章 结论
• 7.1 柠檬酸三乙酯的合成
• 7.2 柠檬酸三丁酯的合成
• 7.3 柠檬酸三辛酯的合成
• 7.4 疏水性固体酸合成三种柠檬酸三酯比较
• 7.5 疏水性固体酸合成愈创木酚
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者及导师简介