钛硅中空微球催化氧化叔胺的研究

论文摘要

氧化胺是一种重要的化工中间体,分为脂型氧化胺和芳型氧化胺。氧化胺在日化、洗涤、纺织助剂、人造纤维、医药、染料、催化等诸多化工领域都有重要应用,也是常用的有机合成中间体,所以对该类化合物合成的研究具有及其重要的意义。氧化胺的制备一般通过叔胺氧化来得到,传统的催化剂一般是乙酸等均相催化剂,有后处理繁琐等诸多缺点,目前研究的多是非均相催化剂,如:杂多酸类催化剂、离子交换树脂、钛硅分子筛等。本文以钛硅中空微球作催化剂,研究了钛硅中空微球对多种叔胺的氧化作用。主要研究内容包括:具有中空结构的钛硅微球的制备,以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源、钛酸四丁酯为钛源、以硝酸做为催化剂、Span-80为表面活性剂,煤油为油相,在新型油包水乳液体系中,采用溶胶-凝胶法制备了钛硅中空微球。分别研究了中空钛硅微球为催化剂时,以脂型叔胺吗啉为原料合成了N-甲基氧化吗啉;在芳型叔胺中分别以吡啶和2-甲基吡啶为原料合成了N-氧化吡啶和2-甲基氧化吡啶。用SEM、偏光显微镜、XRD、红外光谱、TEM等分析手段对制得的催化剂进行了微观表征。通过实验,考察了催化氧化反应中的反应温度、反应时间、物料配比等合成条件,确定了最适宜的反应工艺,并用红外光谱和核磁共振对合成产物进行了表征。研究表明,钛硅中空微球对氧化胺有良好的催化活性,N-甲基氧化吗啉的产率达到89.2%,N-氧化吡啶的产率为90.3%,2-甲基氧化吡啶产率34.4%。实验中采用过氧化氢做为氧化剂,所得到副产物为水,对环境无损害,新型钛硅中空微球作为催化剂,容易与反应物分离,制备过程工艺简便,反应过程中不需要加入任何溶剂,总体来说,钛硅中空微球是一种有效的制备氧化胺的催化剂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 氧化胺的物理性质
• 1.1.1 氧化胺的水溶性
• 1.1.2 表面活性
• 1.1.3 生理毒性
• 1.2 氧化胺的化学性质
• 1.2.1 热分解与重排反应
• 1.2.2 还原脱氧
• 1.2.3 取代反应
• 1.3 氧化胺的合成方法
• 1.3.1 传统催化剂
• 1.3.2 杂多酸类催化剂
• 1.3.3 分子筛类催化剂
• 1.3.4 金属有机化合物类催化剂
• 1.3.5 其他催化剂
• 1.3.6 合成氧化叔胺的氧化剂
• 1.4 氧化胺的应用
• 1.4.1 在日化工业中的应用
• 1.4.2 在纺织助剂工业中的应用
• 1.4.3 在医药中的应用
• 1.4.4 在人造纤维工业中的应用
• 1.4.5 在有机合成中的应用
• 1.5 论文的研究思路与研究内容
• 1.5.1 研究思路
• 1.5.2 论文的主要内容
• 第二章 钛硅中空微球的制备
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 钛硅中空微球的制备
• 2.2.1 硝酸氧钛的制备
• 2.2.2 钛硅中空微球的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 TEM 表征
• 2.4.2 SEM 表面形貌表征
• 2.4.3 偏光显微镜观察
• 2.4.4 XRD 表征
• 2.4.5 红外光谱测试
• 2.5 本章小结
• 第三章 钛硅中空微球对N-甲基吗啉的催化氧化
• 3.1 仪器与试剂
• 3.2 N-甲基氧化吗啉的制备
• 3.2.1 N-甲基吗啉的制备
• 3.2.2 N-甲基氧化吗啉的制备
• 3.2.3 产物的结构表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 N-甲基吗啉实验讨论
• 3.3.2 N-甲基氧化吗啉实验讨论
• 3.4 样品的表征
• 3.4.1 N-甲基吗啉的分离及提纯
• 3.4.2 N-甲基吗啉的红外光谱
• 3.4.3 N-甲基吗啉的气相色谱
• 3.4.4 N-甲基氧化吗啉的红外光谱
• 3.4.5 N-甲基氧化吗啉的核磁氢谱
• 3.5 本章小结
• 第四章 钛硅中空微球对吡啶及2-甲基吡啶的催化氧化
• 4.1 实验仪器
• 4.2 吡啶类衍生物氮氧化物的制备
• 4.2.1 实验步骤
• 4.2.2 样品结构表征
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 催化剂用量对吡啶氧化反应的影响
• 4.3.2 反应温度对吡啶及2-甲基吡啶氧化反应的影响
• 4.3.3 过氧化氢滴加次数对吡啶及2-甲基吡啶氧化反应的影响
• 4.3.4 过氧化氢滴加时间对吡啶氧化反应的影响
• 4.3.5 物料配比对吡啶及2-甲基吡啶氧化反应的影响
• 4.3.6 反应时间对吡啶及2-甲基吡啶氧化反应的影响
• 4.3.7 2-甲基吡啶转化率以及选择性的考察
• 4.3.8 催化机理机理讨论
• 4.4 产品表征
• 4.4.1 红外表征
• 4.4.2 核磁表征
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢