离子液体催化苯与苯酐的Friedel-Crafts酰基化反应研究

论文摘要

苯与苯酐的Friedel-Crafts酰基化反应是合成蒽醌的主要方法之一,传统上该反应使用AlCl3作催化剂,但会造成设备腐蚀、环境污染等问题。对离子液体催化苯与苯酐的Friedel-Crafts酰基化反应进行研究,具有重要的理论意义和应用价值。本文考察了Keggin型杂多酸-磷钨酸、磷钼酸和硅钨酸在苯与苯酐的酰基化反应中的催化活性,其中活性较好催化剂为磷钨酸。确定了磷钨酸的焙烧温度为150℃,较优的反应条件为:反应温度130℃,反应时间2h,m（苯酐）:v（苯）=3:40,m（磷钨酸）:m（苯酐）=1:5,该条件下邻苯甲酰苯甲酸的收率为7.6%。实验制备了磷钨酸铝、磷钨酸钾和磷钨酸铯,并考察了它们在苯与苯酐酰基化反应中的催化活性。实验结果表明只有磷钨酸铯具有较低的催化活性,邻苯甲酰苯甲酸收率<1%。制备了非氯铝酸离子液体和氯铝酸离子液体（[Emim]Br-AlCl3）,并用于催化苯与苯酐的酰基化反应。实验发现,只有氯铝酸离子液体具有催化活性。本文以氯铝酸离子液体为催化剂,进行反应条件优化,较优条件为:反应温度为30℃℃,反应时间3h时,n（苯）:n（PHA） =3:1,m（[Emim]Br-AlCl3）:m（PHA） =7:1,邻苯甲酰苯甲酸收率达88.4%。并推测了反应机理。制备了以活性炭为载体的负载型氯铝酸离子液体（[Emim]Br-AlCl3/C）,并用于催化苯和苯酐的酰基化反应。确定催化剂的浸渍时间为16h。较优反应条件为:反应温度80℃,反应时间4h,m（PHA）:v（苯）=1:50,m（氯铝酸离子液体）: m（PHA）=10.5:1,该条件下邻苯甲酰苯甲酸的收率为17.8%。该负载型催化剂第一次重复利用时,BBA收率下降到9.0%,通过补充活性组分后可以将BBA收率提高到12.4%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 前言
• §1-2 蒽醌的物化性质及用途
• 1-2-1 物理性质
• 1-2-2 化学性质
• 1-2-3 蒽醌的用途
• §1-3 蒽醌的工业生产方法
• 1-3-1 蒽氧化法
• 1-3-2 苯乙烯法
• 1-3-3 萘醌法
• 1-3-4 苯酐法
• §1-4 苯酐法合成蒽醌研究进展
• 1-4-1 一步法合成蒽醌
• 1-4-2 两步法合成蒽醌
• §1-5 Friedel-Crafts 酰基化反应的新型催化剂
• 1-5-1 杂多酸
• 1-5-2 离子液体
• §1-6 本论文的主要研究内容
• 第二章 实验部分
• §2-1 化学原料与试剂
• §2-2 主要原料及产物的物性
• §2-3 实验仪器及操作步骤
• 2-3-1 实验仪器
• 2-3-2 实验步骤
• §2-4 分析方法
• §2-5 催化剂表征
• 2-5-1 红外光谱（FT-IR）分析
• 2-5-2 比表面、孔容和孔径（BET）测定
• 2-5-3 元素分析
• 第三章 杂多酸（盐）催化苯与苯酐的酰基化反应
• §3-1 前言
• §3-2 实验部分
• 3-2-1 实验试剂
• 3-2-2 高压釜反应
• 3-2-3 磷钨酸盐的制备
• §3-3 杂多酸催化苯与苯酐的酰基化反应
• 3-3-1 催化剂筛选
• 3-3-2 反应条件优化
• §3-4 磷钨酸盐催化苯与苯酐的酰基化反应
• 3-4-1 催化剂筛选
• 3-4-2 反应温度对BBA 收率的影响
• §3-5 小结
• 第四章 离子液体催化苯与苯酐的酰基化反应
• §4-1 前言
• §4-2 非氯铝酸离子液体催化苯与苯酐的酰基化
• 4-2-1 离子液体的合成
• 4-2-2 实验过程
• 4-2-3 结果与讨论
• §4-3 氯铝酸离子液体催化苯与苯酐的酰基化反应
• 4-3-1 氯铝酸离子液体的合成
• 4-3-2 结果与讨论
• 4-3-3 反应机理推测
• §4-4 小结
• 第五章 负载离子液体催化苯与苯酐的酰基化反应
• §5-1 前言
• §5-2 负载氯铝酸离子液体的制备
• 5-2-1 载体的预处理
• 5-2-2 活性碳负载离子液体的制备
• 5-2-3 负载催化剂制备条件对BBA 收率的影响
• 5-2-4 比表面测定
• 5-2-5 红外光谱分析（FT-IR）
• 5-2-6 元素分析
• §5-3 负载型氯铝酸离子液体催化苯与苯酐的酰基化反应
• 5-3-1 反应条件的优化
• 5-3-2 催化剂重复使用性研究
• §5-4 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果