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环戊酮的合成研究

作　者: 尹邦志
导　师: 宋健
学　校: 天津大学
专　业: 应用化学
关键词: 环戊烯环戊酮氯化钯杂多酸 Wacker催化剂
分类号: TQ234.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文采用Wacker催化体系选择性氧化环戊烯合成环戊酮,对其合成工艺进行优化,通过实验确定了适宜的工艺条件,并对改进的Wacker体系合成工艺进行探讨。Wacker催化体系环戊烯合成环戊酮工艺中,研究了不同钯盐及不同铜盐对于反应的影响,发现氯化钯比硫酸钯和醋酸钯的催化活性好,氯化铜优于其它铜盐,较适宜的氯化铜与氯化钯的摩尔比为3:1~10:1。对氯化钯/氯化铜催化氧化环戊烯工艺进行优化,合适的环戊烯与氯化钯的摩尔比为1000:1~2000:1;乙醇和水质量比在9:1~15:1为宜。较合适的反应温度为70~75℃,时间为6h,氧气压力为1.00Mpa,盐酸浓度为0.1mol/L。在优化反应条件下,环戊烯转化率96.88%,环戊酮收率70.49%。对优化反应条件进行3次重复性实验,环戊烯转化率为94.33~95.33%,环戊酮收率为70.04~70.26%,实验的重复性很好;对优化反应条件进行5倍放大实验,环戊烯转化率95.71~96.88%,环戊酮收率70.31~70.49%,放大实验重复性也较好。催化剂后处理及循环套用有待进一步研究。醋酸钯/苯醌/酞菁铁体系氧化环戊烯工艺中,高氯酸和钯的摩尔比为56:1时,转化率和收率较好。采用等摩尔的十二烷基苯磺酸时,适宜的苯醌和钯的摩尔比为8:1,酞菁铁和钯的摩尔比为1.5:1,十二烷基苯磺酸和钯的摩尔比为56:1。在优化的条件下,环戊烯转化率可达86.19%,环戊酮收率35.64%。以氯化钯、硫酸钯为主催化剂,选取各种杂多酸为助催化剂,均相体系以乙醇为溶剂,非均相体系以环己烷/水为溶剂,研究环戊烯催化氧化反应,结果表明其催化活性低于氯化钯/氯化铜体系,杂多酸组成的Wacker催化体系有待进一步研究。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章绪论  8-26
  1.1 环戊酮研究背景  8-9
  1.2 环戊酮合成工艺  9-24
    1.2.1 己二酸及其衍生物高温分解法  9-11
    1.2.2 N_2O 氧化环戊烯法  11
    1.2.3 环戊烯水合再脱氢法  11-12
    1.2.4 Wacker 催化氧化反应介绍  12-18
    1.2.5 采用 Wacker 催化体系合成环戊酮  18-24
  1.3 其它合成方法  24-25
  1.4 课题研究意义  25-26
第二章实验部分  26-32
  2.1 实验原料与仪器  26-28
    2.1.1 原料及试剂来源  26-27
    2.1.2 主要仪器来源  27-28
  2.2 产品质量分析  28-30
    2.2.1 实验分析方法的建立  28
    2.2.2 校正因子计算及方法原理  28-30
    2.2.3 相关数据计算  30
  2.3 Wacker 催化体系环戊烯氧化制备环戊酮实验方法  30-31
  2.4 Pd(CH_3COO)_2、HQ 和 FePc 环戊烯选择氧化实验  31
  2.5 钯盐和杂多酸体系环戊烯选择氧化实验  31-32
第三章 Wacker 催化氧化环戊烯制备环戊酮  32-54
  3.1 反应机理  32-33
  3.2 反应条件的研究  33-48
    3.2.1 铜盐种类的影响  33-34
    3.2.2 钯盐种类的影响  34-35
    3.2.3 环戊烯和钯催化剂摩尔比的影响  35-37
    3.2.4 氯化铜和氯化钯摩尔比的影响  37-38
    3.2.5 乙醇和水的质量比对反应的影响  38-41
    3.2.6 反应温度的影响  41-43
    3.2.7 反应时间的影响  43-44
    3.2.8 压力对反应的影响  44-46
    3.2.9 盐酸量对反应的影响  46-47
    3.2.10 搅拌速度对反应的影响  47-48
  3.3 最佳条件稳定性试验及放大  48-49
    3.3.1 稳定性试验  48-49
    3.3.2 放大实验  49
  3.4 反应体系分离提纯  49-51
    3.4.1 常压蒸馏方式  50
    3.4.2 减压蒸馏  50-51
  3.5 催化剂的回收套用  51-52
  3.6 小结  52-54
第四章酞菁铁及杂多酸体系的研究  54-62
  4.1 酞菁铁体系环戊烯选择氧化实验  54-58
    4.1.1 酞菁铁体系环戊烯选择氧化反应  54
    4.1.2 高氯酸加入量对反应影响  54-55
    4.1.3 苯醌加入量的影响  55-56
    4.1.4 酞菁铁加入量的影响  56-57
    4.1.5 十二烷基苯磺酸加入量的影响  57-58
    4.1.6 酞菁铁体系小结  58
  4.2 钯盐和杂多酸体系  58-62
    4.2.1 合成杂多酸 H9PM06V6040  58
    4.2.2 氯化钯和杂多酸(HPA)催化环戊烯氧化反应  58-59
    4.2.3 Wacker 催化体系中加入杂多酸  59-60
    4.2.4 不同钯盐和杂多酸体系研究  60
    4.2.5 非均相体系研究  60-61
    4.2.6 小结  61-62
第五章结论  62-63
  5.1 Pd-Cu 体系合成环戊酮  62
  5.2 酞菁铁环戊烯选择氧化实验  62
  5.3 钯盐和杂多酸环戊烯氧化实验  62-63
参考文献  63-68
发表论文和科研情况说明  68-69
附录  69-74
致谢  74

环戊酮的合成研究

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