固体酸催化环己酮乙二醇缩酮的制备实验报告

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1、固体酸催化环己酮乙二醇缩酮的制备固体酸催化环己酮乙二醇缩酮的制备摘要：研究了以活性炭负载硫酸锆为催化剂，对环己酮与乙二醇为原料合成环己酮乙二醇缩酮的反应条件。在环己酮与乙二醇的投料物质的量比为1:1.5的条件下，改变催化剂用量，当催化剂用量为1.25g，反应时间为1h时，环己酮乙二醇缩酮的收率可达74.37％，此时收率较好。关键词：环己酮乙二醇缩酮；环己酮；乙二醇；炭负载硫酸锆；催化合成12固体酸催化环己酮乙二醇缩酮的制备1.前言1.1开题依据缩酮(醛)是一类重要化合物，通常用于保护羰基或作为有机合成中间体，同时还是一类有广泛用途的香料，

2、常用于酒类、软饮料、冰淇淋、化妆品等的调香和定香。环己酮乙二醇缩酮又称1,4-二氧杂螺癸烷，系缩酮类化合物，是重要的化工中间体，可作为特殊的反应溶剂，也可用作有机溶剂和有机合成中间体。硫酸锆可负载在活性炭上以后，增加了表面的活性部位，使催化活性升高。由于缩酮有母体羰基化合物的花香和果香，具有特殊的香气，因此作为新型香精和香料在日用化工和食品工业中已得到广泛应用[1]。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，研究和开发合成缩酮的方法具有重大意义。1.2文献综述环己酮乙二醇缩酮的合成方法是在无机酸催化下由环

3、己酮与乙二醇合成，但该法存在副反应多，产品纯度不高，设备腐蚀严重，后处理中产生大量的酸性废水，造成环境污染等缺点。新型环保酯化反应催化剂杂多酸及其盐类因其具有酸性氧化还原性易调节，利于催化剂的设计等特点，在催化领域内日益受到科学工作者的关注[2]。下面就合成环己酮乙二醇缩酮的研究情况进行综述与评价：聚氯乙烯一三氯化铁对环己酮乙二醇缩酮的合成具有良好的催化性能，反应时间50min，产品收率为88.5％，且催化剂制备简单，使用方便，易于从反应体系中分离，不污染环境，并可重复使用，是一种有前途的新型高分子路易斯酸催化剂。只是由于它们是高分子保护

4、的Lewis酸催化剂，在重复使用过程中，Fe3+会逐步溶脱，而使产品收率逐步下降[8]。在微波辐射下，以硫酸氢钠为催化剂，环己烷为带水剂，合成了环己酮乙二醇缩酮[7]。以硫酸氢钠催化环己酮与乙二醇的酯化反应的实验结果表明，合成环己酮乙二醇缩酮的适宜工艺条件为：n(环己酮):n(乙二醇):n(硫酸钠)=2.00:4.00：0.11，以环己酮为带水剂，回流分水40min，环己酮乙二醇缩酮的收率可达82.4%。氨基磺酸(H2N—SO2OH)是一种价廉易得的稳定固体。反应后以结晶析出，沉于反应液下，易与反应液分离，易回收，操作方便，分离出催化剂仍

5、具有重复催化作用，是合成酯的良好催化剂[3]。12固体酸催化环己酮乙二醇缩酮的制备以氨基磺酸为催化剂合成环己酮乙二醇缩酮的最佳工艺条件是：当环己酮为0.2mol时，n(环己酮):n(乙二醇)=1.0:1.2，催化剂氨基磺酸的用量为环己酮质量的2％，共沸剂环己烷用量为20mL，回流分水1.5h，环己酮乙二醇缩酮的收率为99.0%。对甲苯磺酸是一种固体有机酸，价廉易得，是代替无机酸的良好催化剂[4]。但反应后处理比较麻烦，易产生三废污染，腐蚀设备[5]。由钨硅酸催化合成环己酮乙二醇缩酮，反应条件温和，后处理简便，无“三废”污染，可以方便地得到

6、高产率的产品，有实用价值，可望得到广泛应用。不过在操作过程中会有些繁琐[6]。研究结果表明，活性炭负载磷钨酸催化活性高、用量少、选择性好、反应条件温和、反应时间短、工艺流程简单、腐蚀性小、产品收率高和催化剂可重复使用等优点。不过在同硫酸锆作催化剂时相比，还是有一定的差距。磷钼酸合成环己酮乙二醇缩酮的最佳条件为：当环己酮为0.2mol时，n(环己酮):n(乙二醇)=1.0:1.5，催化剂用量为0.5g，带水剂环己酮用量为15ml，反应时间1.5h，产品收率为73.8%。实验结果表明，用固体杂多酸磷钼酸催化合成环己酮乙二醇缩酮，催化剂用量少，

7、活性高，产品收率也较高，因而磷钼酸是催化合成环己酮乙二醇缩酮的良好催化剂。自Zr(SO4)2·4H2O发现以来，人们对此类无机固体超强酸的兴趣日益增加，同时，它作为一类新型的对环境友好的催化剂材料，日益备受人们关注，其原因是：与传统的液体酸催化剂(如硫酸)相比，Zr(SO4)2·4H2O具有很明显的优点[9]，如Zr(SO4)2·4H2O型固体超强酸是比100%的硫酸更强的酸。在某些有机催化反应中，Zr(SO4)2·4H2O型固体超强酸几乎对所有酸催化反应都显示出非常高的催化活性，具有不怕水，耐高温，制备方便，三废污染少，产品分离程序简化

8、，不腐蚀设备，可重复使用等特点。经研究硫酸锆催化剂催化合成环己酮乙二醇缩酮的最优条件为：(环己酮):(乙二醇)=1:1.5。(环己酮)0.2mol，反应时间为60min，带水剂(环己烷)15m