苯胺和正丙醇在分子筛催化剂上合成喹啉衍生物的研究

论文摘要

喹啉及其衍生物是一类具有重要生理功能和药理活性的有机分子化合物,也是天然产物中最常见的结构成份之一。喹啉、8-羟基喹啉及氧化喹啉都被广泛应用于药物合成中。文献已经报道了多种合成喹啉的方法,最主要的方法为从煤焦油中提取以及化学合成。这两种方法都存在着较大缺陷:煤焦油提取法环境污染严重且效率低下;而化学合成法一般采用釜式均相反应,反应试剂昂贵、操作过程复杂、产率偏低、且存在环保问题。目前喹啉类化合物市场需求很大,但产不足需,因此,开发新型高效催化剂和喹啉类化合物的清洁合成工艺意义重大。本论文工作中,开发了一种新型的清洁和低成本合成喹啉类化合物的方法,即:在多相催化剂作用下,于常压固定床反应器中,以苯胺和正丙醇为反应原料合成喹啉类化合物。主要研究进展如下:（1）对于苯胺和丙醇合成喹啉类化合物的热力学进行了理论研究。结果表明:反应在热力学上理论可行,且提高反应温度有利于反应向正反应方向的进行。（2）分别以ZSM-5、Y、USY及SBA-15为载体以及Cu、Fe、Zn、Mn、Co、Ni等为活性组份,制备了系列过渡金属改性的多相催化剂,通过XRD、FT-IR、BET和TPD等技术表征了催化剂的结构和酸性能。考察了所制备的催化剂对于苯胺和丙醇合成喹啉类化合物反应的催化性能。（3）对所制备的催化剂的结构和催化性能进行了有效的关联。结果表明,催化剂具有适当大的孔径以及较大的弱酸和中强酸度有利于苯胺和正丙醇合成取代喹啉的反应。（4）通过催化剂筛选和优化反应条件,发现,在各种催化剂中USY基催化剂性能最佳。在Fe改性的USY催化剂上,于常压反应条件下,苯胺转化率可达到97.4%,而主要产物2-甲基-4乙基取代喹啉的选择性及产率则分别达到70.9%和69.0%。在本论文研究的基础上,探讨了采用不同原料在固定床多相催化剂反应条件下合成喹啉类化合物的可能性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 喹啉及其衍生物的主要用途
• 1.2 喹啉类化合物的主要生产路线
• 1.2.1 煤焦油提取法
• 1.2.2 Skraup 合成法
• 1.2.3 Doebner-von Miller 合成法
• 1.2.4 Combes 合成法
• 1.2.5 Conrad-Limpach 合成法
• 1.2.6 Friedlander 合成法
• 1.2.7 Compas 合成
• 1.2.8 其他合成方法
• 1.3 本课题研究背景及主要研究内容
• 第2章 反应的热力学计算及分析
• 2.1 纯组分物性估算
• 0F,G 和绝对熵S_G⁰ 的计算'>2.2 理想气体生成焓△H⁰F,G 和绝对熵S_G⁰的计算
• P⁰ 计算'>2.3 理想气体热容C_P⁰计算
• 2.4 蒸发热ΔVH 的计算
• 2.5 反应热力学参数的计算及结果分析
• 2.6 本章小结
• 第3章 过渡金属负载型催化剂的实验部分
• 3.1 实验主要原料和试剂
• 3.2 实验主要仪器和设备
• 3.3 催化剂的制备及表征方法
• 3.3.1 催化剂的制备
• 3.3.2 催化剂的表征
• 3.4 产物的分析
• 3.5 催化剂的性能评价装置
• 第4章 过渡金属负载型催化剂的反应结果及表征
• 4.1 催化剂载体的筛选实验结果及讨论
• 4.2 过渡金属负载Y 型分子筛的实验结果及讨论
• 4.3 USY 分子筛的催化实验结果与表征
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢