微乳化方法研究环己酮氨肟化反应历程

论文摘要

环己酮氨肟化反应已经实现了工业化,环己酮的转化率和环己酮肟的选择性都很高,但是对该反应的反应历程还需要作进一步的研究。另一方面,微乳液作为一种全新的反应介质,在该体系中进行环己酮氨肟化反应,具有重要的研究意义。本文利用微乳液这种新颖的反应介质,作为研究氨肟化反应历程的工具,尝试在微乳体系中分析氨肟化反应的机理并描述氨肟化反应的历程。同时,本文采用荧光光谱法研究微乳体系的特征参数,如临界胶束浓度（CMC）和胶束聚集数（N）的性质,再通过计算推导出微乳体系中胶束的微观参数。利用已测定特征参数的微乳液作为反应介质,进行环己酮氨肟化反应。通过气相色谱测定不同表面活性剂浓度下的微乳液中氨肟化反应的转化率和收率等反应数据,将所得结果进行分析并同非微乳体系进行比较。最后,利用微乳液的特征参数和氨肟化反应反应数据,分析微乳液中氨肟化反应的历程。研究表明,用CTAB/环己酮/叔丁醇/水和SDS/环己酮/叔丁醇/水都可以构建微乳体系,其中环己酮/叔丁醇/水的质量配比为1:2:7。在60℃下,测得此CTAB微乳体系的CMC为3×10-3M,SDS微乳体系的CMC为2.5×10-3M。胶束聚集数的实验研究表明,表面活性剂浓度越高,所形成胶束的胶束聚集数N也越高,其胶束的直径也越大。相同物质的量的CTAB和SDS进行比较,CTAB的胶束聚集数和胶束直径都大于SDS。以上述微乳体系作为反应介质,TS-1催化环己酮氨肟化反应可以生成环己酮肟。在最佳反应条件下,微乳体系中环己酮转化率和环己酮肟的选择性最高分别能达到92.82%和61.89%。在转化率和选择性等反应数据上,微乳体系都低于非微乳体系,CTAB微乳体系都低于SDS微乳体系。本文分析以上现象是由碰撞作用,栅栏层作用和自由反应相作用三者共同影响的结果,给出了描述这三者作用的数学模型,并且在给定一些基本假定的前提下描述了在羟胺机理下的反应历程。本文认为羟胺机理能较好的描述微乳液中氨肟化反应。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 微乳液的性质及应用
• 1.1.1 微乳液的概念与性质
• 1.1.2 微乳体系的拟三元相图分析
• 1.1.3 微乳体系的应用
• 1.2 微乳体系的实验研究
• 1.2.1 表面活性剂
• 1.2.2 微乳液的特征参数
• 1.2.3 微乳体系中聚集体的形态及其影响因素
• 1.2.4 研究表面活性剂溶液的实验方法
• 1.3 环己酮氨肟化反应
• 1.3.1 TS-1 催化环己酮氨肟化反应概述
• 1.3.2 TS-1 催化环己酮氨肟化反应机理研究
• 1.4 本文的研究思路
• 第二章 环己酮/水/叔丁醇微乳体系的实验研究
• 2.1 氨肟化反应主要原料配制的微乳体系
• 2.1.1 表面活性剂的选择
• 2.1.2 助表面活性剂的选择
• 2.1.3 微乳液的配制
• 2.2 稳态荧光法测定临界胶束浓度（CMC）
• 2.2.1 仪器和药品
• 2.2.2 实验方法
• 2.2.3 结果与讨论
• 2.3 荧光淬灭法测定胶团聚集数（N）
• 2.3.1 仪器和药品
• 2.3.2 实验方法
• 2.3.3 结果与讨论
• 2.4 微乳液胶束微观参数的计算
• 2.4.1 胶束聚集数N的计算过程
• 2.4.2 胶束直径D的计算过程
• 2.4.3 微乳体系的微观参数计算结果
• 2.5 助表面活性剂对微乳液胶束微观结构的影响
• 2.6 本章小结
• 第三章 微乳液中氨肟化反应研究
• 3.1 实验装置、仪器及样品
• 3.1.1 实验装置
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 实验试剂
• 3.2 反应物和产物分析
• 3.2.1 分析仪器
• 3.2.2 分析方法
• 3.2.3 数据处理方法
• 3.3 微乳体系中的环己酮氨肟化反应
• 3.3.1 反应影响因素
• 3.3.2 微乳体系中反应的实验步骤
• 3.3.3 非微乳体系中反应的实验步骤
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 环己酮转化率
• 3.4.2 环己酮肟选择性
• 3.4.3 环己酮肟收率
• 3.5 本章小结
• 第四章 氨肟化反应的机理分析
• 4.1 实验数据总结
• 4.2 微乳体系中氨肟化反应模型
• 4.2.1 有效碰撞模型
• 4.2.2 栅栏层模型
• 4.2.3 自由反应相模型
• 4.3 氨肟化反应机理推测
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢