乙酰丙酮合成分析论文提纲

论文题目：低碳醛经Tishchenko反应一步制低碳酯研究

摘要：低碳酯是一种结构简单的小分子有机物,可用作有机反应及化工生产中的溶剂和萃取剂,也是合成杀虫剂、药物、增塑剂等有机物的重要中间体。低碳醛经Tishchenko反应合成低碳酯具有反应条件温和、副反应少、产品品质高等优点,被视为一类高效、经济、绿色环保的合成路线。本文制备了异丁醇铝、丙醇铝、正丁醇铝等系列醇铝催化剂,研究和优化了醇铝催化剂的制备方法和工艺条件,并采用FT-IR、TG-DTA等方法对异丁醇铝、丙醇铝、正丁醇铝进行了结构表征。研究结果表明在n（Al）:n（低碳醇）=1:5,MCl为催化剂,n（MCl）:n（Al）=1:10,反应温度=110 ℃的条件下,可实现醇铝催化剂的高效合成。将异丁醇铝、丙醇铝、正丁醇铝催化剂分别用于催化异丁醛、丙醛、正丁醛的Tishchenko反应,并通过FT-IR、GC-MS和~1H NMR方法对产物进行定量和定性分析。在异丁醛Tishchenko反应生成异丁酸异丁酯体系中,以异丁醇铝为催化剂,通过单因素和多因素实验探究了较佳的工艺条件。研究结果表明m（异丁醇铝）:m（异丁醛）=1:10,MCl为助催化剂,m（MCl）:m（异丁醇铝）=1:10,反应温度=10℃,反应时间=3.5 h时,异丁酸异丁酯的产率为96.00%。在相同的反应条件下,以丙醇铝为催化剂催化丙醛Tishchenko反应时,丙酸丙酯产率为70.19%;以正丁醇铝为催化剂催化正丁醛Tishchenko反应时,丁酸丁酯产率为78.54%。醇铝催化剂虽然在低碳醛Tishchenko反应中表现出较优的催化性能,但其易失活,不能循环利用。因此,本文首次采用乙酰丙酮金属盐和离子液体为催化剂,用于催化低碳醛Tishchenko反应,并探究其催化活性及重复利用性能。采用系列均相催化剂乙酰丙酮金属盐（乙酰丙酮镁、乙酰丙酮铝、乙酰丙酮锌和乙酰丙酮锆）,用于催化异丁醛Tishchenko反应,通过单因素实验探究了较佳的反应条件。研究表明乙酰丙酮锆在该反应中具有较优的催化性能,m（乙酰丙酮锆）=5%m（异丁醛）、异丁醇为溶剂、反应温度=160℃、反应压力=0.75 MPa,反应时间=6.0 h时,异丁酸异丁酯产率为77.88%。为实现乙酰丙酮锆的循环再利用,将乙酰丙酮锆固载于硅胶载体上,制备了负载型乙酰丙酮锆/硅胶催化剂,采用FT-IR、BET及TG-DTA等方法对其结构及性能进行表征。将该催化剂应用于异丁醛Tishchenko反应中,在确定的m（乙酰丙酮锆/硅胶）=10%m（异丁醛）、异丁醇为溶剂、反应温度=160℃、反应压力=0.75 MPa、反应时间=6.0 h较佳工艺条件下,异丁酸异丁酯的产率为73.27%,且该催化剂重复使用3次后仍保持较高的活性。将乙酰丙酮锆/硅胶催化剂应用于催化丙醛和正丁醛的Tishchenko反应,研究结果表明丙酸丙酯和丁酸丁酯产率分别达到52.25%和67.67%。本文设计合成了4种碱性离子液体[ODBU]OH、[ODBU]Im、[BDBU]OH、[BDBU]Im,并将其应用于催化异丁醛的Tishchenko反应。研究结果表明碱性较弱的[ODBU]OH离子液体在异丁醛Tishchenko反应中具有较好的催化性能,异丁酸异丁酯的选择性为48.36%。[ODBU]OH在4次循环使用过程中,异丁酸异丁酯产率几乎保持不变,说明[ODBU]OH在异丁醛Tishchenko反应中具有较好的稳定性,有潜在的应用前景。

关键词：Tishchenko反应;醇铝催化剂;负载型乙酰丙酮锆催化剂;碱性离子液体催化剂

学科专业：化学工程与技术

摘要

abstract

前言

1 文献综述

1.1 低碳酯的生产及应用

1.1.1 低碳酯的主要性质和用途

1.1.2 低碳酯的发展状况

1.2 低碳酯的制备方法及研究进展

1.2.1 醇酸酯化法

1.2.2 醛Tishchenko反应法

1.2.3 醇脱氢歧化法

1.2.4 酸/烯加成法

1.3 低碳醛Tishchenko反应研究概况

1.3.1 发展背景

1.3.2 Tishchenko反应机理

1.3.3 醛Tishchenko反应催化剂的研究现状

1.4 碱性离子液体研究进展

1.4.1 碱性离子液体概述

1.4.2 碱性离子液体的应用

1.5 研究目标与主要内容

2 醇铝催化制备低碳酯研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂与仪器

2.2.2 醇铝的制备

2.2.3 低碳酯的制备

2.2.4 催化剂及产物表征方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 不同参数对催化剂异丁醇铝制备的影响

2.3.2 异丁醇铝催化异丁醛Tishchenko反应研究

2.3.3 其它低碳酯的合成研究

2.3.4 产物表征结果

2.3.5 催化剂表征结果

2.3.6 催化剂后处理方法研究

2.4 本章小结

3 乙酰丙酮金属盐催化制备低碳酯研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂与仪器

3.2.2 催化剂的固载化制备

3.2.3 低碳酯的制备

3.2.4 表征分析方法

3.3 结果与讨论

3.3.1 乙酰丙酮金属盐催化异丁醛Tishchenko反应研究

3.3.2 负载型乙酰丙酮锆催化异丁醛Tishchenko反应研究

3.3.3 其他低碳酯的合成研究

3.3.4 催化剂表征结果

3.3.5 产物表征结果

3.4 本章小结

4 碱性离子液体的合成及催化性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验试剂及仪器

4.2.2 碱性离子液体的合成

4.2.3 表征方法

4.3 结果与讨论

4.3.1 碱性离子液体的pK_b值

4.3.2 红外表征

4.3.3 核磁表征

4.3.4 热重分析

4.3.5 碱性离子液体的催化活性探究

4.3.6 碱性离子液体的循环利用性能探究

4.4 本章小结

结论

参考文献

致谢