近临界水中若干有机合成反应的研究

论文摘要

近临界水（Near-critical Water,NCW,指温度在200℃～350℃之间的压缩液态水）,其电离常数大和介电常数小的特点使近临界水自身具备了酸碱催化功能和能同时溶解有机物和无机物的特性。这些特性使它既可作为有机化学反应的催化剂,又可用作反应物和溶剂。其催化性能可使某些酸碱催化反应不必加入酸碱催化剂,避免酸碱的中和、盐的处理等工序,避免环境污染;其溶解性能使之能用于替代有毒有害溶剂。 本研究以肉桂醛水解和频那醇重排反应为对象,采用自行研制的高压反应装置,对近临界水中的若干有机合成反应进行了考察,以探索绿色化工过程的新技术和新方法。 1、建立了一种在近临界水中肉桂醛无催化水解生成苯甲醛的新方法。测定了压力15MPa下,温度240～320℃范围内肉桂醛水解反应的动力学数据,由Arrhenius方程,拟合得到肉桂醛水解反应的活化能为59.8 kJ/mol。 2、测定了压力15MPa下,温度260～310℃范围内苯甲醛在近临界水中的稳定性数据。按一级反应速率方程回归得到了不同温度下的反应速率常数,经Arrhenius拟合得到苯甲醛分解的表观活化能为71.1 kJ/mol。同时经过对肉桂醛水解和苯甲醛稳定性动力学数据的关联,建立了一个平行—连串反应模型。 3、研究了氨对近临界水中肉桂醛水解反应的加速催化作用,结果显示NH3—NCW体系可作为一个新的环境友好的碱催化反应介质。测定了压力15MPa下,温度240℃时不同氨水加入量和一定氨水加入量不同温度下（220～300℃）肉桂醛水解动力学数据,由Arrhenius方程,拟合得到肉桂醛氨水解反应的活化能为58.6 kJ/mol。 4、测定了压力15MPa下,温度180～220℃范围内频那醇重排反应在近临界水中的动力学数据。按一级反应速率方程回归得到了不同温度下的重排反应速率常数,经Arrhenius拟合得到频那醇重排反应的表观活化能为176.4 kJ/mol。

论文目录

• 一、前言
• 二、文献综述
• 2.1 近临界水的性质
• 2.2 近临界水中的绿色化工过程
• 2.2.1 近临界水中的萃取过程
• 2.2.2 近临界水中的再资源化
• 2.3 近临界水中的有机化学反应
• 2.3.1 C—C键形成反应
• 2.3.2 水解反应
• 2.3.3 水合与脱水反应
• 2.3.4 脱羧反应
• 2.3.5 脱氢反应
• 2.3.6 重排反应
• 2.3.7 氧化还原反应
• 2.3.8 H—D交换反应
• 2.3.9 缩合反应
• 2.4 近临界水中有机化学反应研究目前存在的主要问题
• 2.4.1 基础理论不成熟和热力学数据不足
• 2.4.2 研究范围有待拓宽
• 2.4.3 设备腐蚀问题
• 三、近临界水中苯甲醛的合成及其稳定性
• 3.1 引言
• 3.2 实验过程和实验方法
• 3.3 肉桂醛水解实验结果与讨论
• 3.3.1 实验结果
• 3.3.2 反应速率常数及反应活化能
• 3.4 苯甲醛稳定性实验结果与讨论
• 3.4.1 实验结果
• 3.4.2 反应速率常数及反应活化能
• 3.4.3 讨论
• 3.5 苯甲醛合成动力学模型
• 3.6 结论
• 四、氨对近临界水中肉桂醛水解反应的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验过程和实验方法
• 4.3 实验结果与讨论
• 4.3.1 实验结果
• 4.3.2 反应速率常数及反应活化能
• 4.4 结论
• 五、近临界水中频那醇重排反应研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验过程和实验方法
• 5.3 实验结果与讨论
• 5.3.1 实验结果
• 5.3.2 反应速率常数及反应活化能
• 5.4 结论
• 六、总结与建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表和撰写的论文
• 致谢