活性炭负载对甲苯磺酸合成环己酮-1,2-丙二醇缩酮.doc

活性炭负载对甲苯磺酸合成环己酮-1,2-丙二醇缩酮 摘要：较系统地研究了以活性炭负载对甲苯磺酸为催化剂，环己酮与1,2-丙二醇为原料合成环己酮-1,2-丙二醇缩酮。在环己酮与1,2-丙二醇的投料物质的量比为1:1.5，催化剂用量从1.0g~3.0g，以0.5g的增量，反应时间为1.5h条件下，进行催化合成。由CG分析，可知产物的纯度为98.29%；当催化剂用量为2.5g的时候，环己酮-1,2-丙二酮缩酮的收率达到最高，为69.0%；由折光仪测得折光率nD20=1.4510；由IR对产物的结构进行表征。 关键词：环己酮-1,2-丙二醇缩酮；活性炭负载对甲苯磺酸；催化 1.前言 1.1开题依据 缩酮是一类有着优于母体羰基化合物的花香、果香或特殊香味的香料，具有香气透发柔和，留香持久，香气类型多，原料来源丰富，生产工艺简单，化学性质稳定等特点，因而深受广大调香人员的重视近20年来，作为新型香料在食品香料和13用香精中有着广泛的用途，常用于酒类、软饮料、冰淇淋、化妆品等的调香和定香。此外，缩酮也常用于有机合成的羰基保护或作为反应中间体，同时还可用作反应溶剂。缩酮的工业合成，一般是在无机质子酸类的催化下由酮与醇类化合物缩合而成的。这类催化剂价格低廉，产品收率较高，但存在副反应多，产品纯度不高，设备腐蚀严重，后处理中含有大量的酸性废水，造成环境污染等缺点。近来文献报道固体超强酸、维生素C(抗坏血酸)等催化剂对合成缩酮(醛)具有良好的催化作用，新型环境友好绿色催化剂的开发研究日益受到人们关注[1]。 同时随着人们生活水平的提高对香精和食品的质量以及环境保护提出了越来越高的要求，研究和开发合成缩醛(酮)的方法具有重大意义。随着石油化工的发展，我国1,2-丙二醇的产量与日俱增开发1,2-丙二醇的应用有着广阔前景。 缩酮的工业合成，一般是在无机质子酸类的催化下由酮与醇类化合物缩合而成的。这类催化剂价格低廉，产品收率较高，但存在副反应多，产品纯度不高，设备腐蚀严重，后处理中含有大量的酸性废水，造成环境污染等缺点。随着人民生活水平的提高，对香精和食品的质量以及环境保护提出了越来越高的要求。近来文献报道固体超强酸、铌酸、硫酸铁、维生素C(抗坏血酸)、TiSiW12O40/TiO2等催化剂对合成缩酮(醛)具有良好的催化作用，新型环境友好绿色催化剂的开发研究日益受到人们关注。 以下将介绍无机酸、有机酸、各种树脂催化剂催化合成环己酮-1,2-丙二醇缩酮的实验结果。 钨硅杂多酸(H4SiW12O40)催化合成环己酮-1,2-丙二醇缩酮的最佳条件为：环己酮0.2mol, n(环己酮):n(1,2-丙二醇) = 1:2.5，催化剂用量为反应物料总质量的0.5g，环己烷为带水剂，环己酮-1,2-丙二醇缩酮的收率可达89.4 %[2]。钨硅酸催化合成环己酮-1,2-丙二醇缩酮，反应条件温和，后处理简便，无“三废”污染，可以方便地得到高产率，有实用价值，可望得到广泛应用。 活性炭固载的磷钨酸为催化剂，合成环己酮-1,2-丙二醇缩酮的最佳条件为: 在磷钨酸的固载量为18.1%，n(环己酮): n(1,2-丙二醇)=1:2.0，用苯作带水剂，回流反应40min，产品收率可达96.3%[3]，且催化剂可重复利用。 结晶硫酸铁(Fe2(SO4)3·xH2O)也可催化合成环已酮-1,2-丙二醇缩酮，而且比硫酸铜价廉。用0.20mol环已酮，0.30mol1,2-丙二醇，1.0g硫酸铁水合物为催化剂，15mL苯为带水剂回流分水6.0h，产品收率为46%[4]。 三氯化铁和氯化亚锡虽能有效地催化合成环已酮-1,2-丙二醇缩酮，但它们易溶于有机反应体系中，且水解后有一定酸性和腐蚀性，必须经洗涤除去金属离子。 因此，有人研究硫酸盐的催化作用。由于硫酸铜不溶于反应体系，反应后易于除去，操作更方便，不产生三废污染和设备腐蚀，并且可以重复使用。当0.20mol环已酮，0.30mol1,2-丙二醇，2.0g无水硫酸铜，30mL苯存在下回流分水2.0h，环已酮-1,2-丙二醇缩酮收率达78.5%，分离出的硫酸铜烘干后可以重复使用[5]。同时发现无水硫酸铜比五水硫酸铜效果好。 结晶三氯化铁(FeCl3·6H2O)是一种价廉易得的Lewis酸，利用它催化合成环已酮-1,2-丙二醇缩酮，操作方便，对设备腐蚀小，环境污染低，是一种值得推广应用的催化剂。用0.20mol环已酮，0.30mol1,2-丙二醇，0.00185mol(0.5 g)催化剂，以环已烷为带水剂，回流分水1.5h，合成环已酮-1,2-丙二醇缩酮收率达94.0%[6]。 四水硫酸锆为催化剂合成了环己酮-1,2-丙二醇缩酮，并获得了较佳合成条件：环己酮为0.2mol，n(环己酮):n(1,2-丙二醇)=1:1.5，催化剂用量为1.00g，25