氧化铅催化氨基甲酸乙酯与乙醇合成碳酸二乙酯

在间歇反应器中,对尿素醇解法合成碳酸二乙酯(DEC)的控制步骤——氨基甲酸乙酯(EC)与乙醇合成DEC的反应进行了研究。采用热分解法制备了一系列金属氧化物催化剂,对其催化EC与乙醇合成DEC的反应性能进行了评价。实验结果表明,氧化铅的催化活性最高。确定了氧化铅催化剂的适宜制备条件:以PbCO3为前体,在300℃下焙烧4h。活性评价结合X射线衍射分析结果表明,四方晶相PbO有利于EC与乙醇合成DEC。氧化铅催化剂催化合成DEC的优化反应条件为:n(乙醇):n(EC)=10、催化剂用量1%(占总物料量的质量分数)、反应温度180℃、反应时间7h。在此条件下,EC转化率为36.0%,DEC选择性为45.0%,DEC收率为16.2%。     

固体碱催化合成乙酰乙酸甲酯

以固体碱为催化剂,研究了碳酸二甲酯(DMC)与乙酰丙酮羰基甲氧基化合成乙酰乙酸甲酯的反应,并考察了反应温度、反应时间、催化剂用量和原料摩尔配比等因素对反应的影响。结果表明,固体酸催化剂对羰基甲氧基化反应不利,而具有强碱性位的CaO对反应具有较好的催化性能。当以CaO为催化剂,反应温度为240℃,反应时间5 h,催化剂用量为反应物总质量的1.0%,n(乙酰丙酮):n(DMC)=1:6时,乙酰丙酮的转化率和乙酰乙酸甲酯的选择性分别达99.1%和48.9%。     

固体碱碱性质对丙二醇甲醚合成反应的影响

以M gO、CaO及M g-A l复合氧化物为催化剂,考察了固体碱碱性质对环氧丙烷法合成丙二醇甲醚的影响。利用CO2程序升温脱附法对M gO、CaO及M g-A l复合氧化物的表面碱性质进行了表征,结果表明,M gO、CaO及M g-A l复合氧化物分别具有中强碱位、强碱位和弱碱位;催化活性测试结果表明,具有中强碱位的M gO的催化活性较佳,环氧丙烷转化率达到71.07%;而具有强碱或弱碱位的CaO及M g-A l复合氧化物的催化效果不佳,环氧丙烷转化率分别为37.26%和35.08%。用L iOH或A l2O3改性M gO,调变M gO表面的中强碱位数量,得到M gO表面中强碱位的变化规律,将催化活性与中强碱位数量进行关联,二者表现出较好的线性关系,表明中强碱位为该反应的催化活性中心。     

碳酸二乙酯作为乙基化试剂合成对硝基苯乙醚

制备了负载型KOH/活性炭催化剂,研究了以碳酸二乙酯(DEC)与对硝基苯酚为原料在固体碱催化剂上液相合成对硝基苯乙醚的工艺方法。结果表明,以活性炭(AC)为载体,以KOH为活性组分,当KOH负载量达到20%时,催化剂的催化活性最高,并且催化剂的碱强度达到最大。采用CO_2-TPD对KOH/AC的碱性质进行了表征,结果表明,弱碱性位是该反应的活性位。考察了反应温度、反应时间、DEC和对硝基苯酚的摩尔比和催化剂用量对反应的影响。适宜的反应条件为:反应温度423 K、反应时间2 h、催化剂用量10%、n (DEC):n(对硝基苯酚)=12.5:1,在此条件下对硝基苯酚的转化率达到89.4%,对硝基苯乙醚的选择性达到100%。     

Al-ZnO催化环氧丙烷一步法合成碳酸二甲酯的研究

采用共沉淀法制备了Al-ZnO氧化物。用Al-ZnO氧化物作催化剂,以环氧丙烷(PO)、二氧化碳和甲醇为原料一步催化合成了碳酸二甲酯(DMC)并联产碳酸丙烯酯(PC)。利用SEM、XRD等方法对Al-ZnO进行了表征,考察了催化剂用量、反应温度及反应时间对合成DMC的影响。结果表明,Al离子均匀的掺杂进入ZnO晶格中,Al-ZnO氧化物结晶度高。研究得出,经600℃焙烧的Al-ZnO催化剂的催化活性较高,在催化剂用量为1.0 g,反应温度160℃,反应时间为5 h下,可使环氧丙烷转化率达到100%,DMC的选择性为34.2%。     

相转移催化合成2-羟基-1-萘甲醛

以β-萘酚和氯仿为原料,PEG-400为催化剂,乙醇为溶剂,在氢氧化钠存在的条件下合成了2-羟基-1-萘甲醛。研究了不同相转移催化剂催化活性、催化剂的用量、反应物摩尔比、反应温度、碱浓度和碱用量对反应的影响。最佳合成条件:0.027 7molβ-萘酚,β-萘酚与氯仿的摩尔比为1.0∶(3.5～4.0),PEG-400用量为0.24g,40%(质量分数)氢氧化钠溶液12mL,反应温度77℃,反应时间60min;在此条件下,2-羟基-1-萘甲醛的收率为56.4%。PEG-400作为相转移催化剂具有价廉、无毒及稳定性好等优点。     

模板法制备CaO/ZrO_2催化剂催化菜籽油合成生物柴油

以桦木为模板,通过模板法制备了不同CaO含量的CaO/ZrO2复合氧化物固体碱催化剂,用于催化菜籽油与甲醇进行酯交换反应合成生物柴油。利用BET,XRD,XPS,SEM等手段对所制备的催化剂进行表征。实验结果表明,采用该方法制备的CaO/ZrO2催化剂具有桦木的生物形态,且桦木模板的使用有助于改善其孔道结构并提高其比表面积、孔径和孔体积;具有生物形态的复合氧化物保持了较高的碱强度,催化活性较高;当CaO/ZrO2催化剂中n(Ca)∶n(Zr)=0.3、催化剂用量(基于菜籽油的质量)8%(w)、甲醇与菜籽油的摩尔比72、反应温度150℃、反应时间6 h时,生物柴油的收率最高可达到91.0%。     

Lewis酸碱催化氨基甲酸甲酯和甲醇合成碳酸二甲酯

以反应釜为评价装置,考察了不同种类的Lewis酸和Lewis碱催化剂对氨基甲酸甲酯(MC)和甲醇反应合成碳酸二甲酯的催化活性。在Lewis酸系列催化剂中,ZnCl2具有最佳的催化活性,ZnCl2能与MC的酰胺基上的氮原子配位,从而高效地活化MC;在Lewis碱系列催化剂中,CaO具有最高的催化活性,能稳定甲醇中的甲氧基负离子,从而高效地活化甲醇。在相同条件下,ZnCl2的催化活性高于CaO。二者的混合物能同时活化两个反应底物而起到协同作用,达到最佳的催化效果。在反应温度为180℃、反应时间为10h、甲醇和MC的摩尔比为20∶1的条件下,当MC用量为7.5g时,以0.5gZnCl2和0.5gCaO的混合物为催化剂,MC的转化率为58.5%,碳酸二甲酯的收率可达42.0%。     

金属氧化物催化尿素与苯酚合成水杨酰胺

在反应釜中考察了几种金属氧化物催化尿素与苯酚反应合成水杨酰胺的活性,并对催化活性较高的ZnO和CaO的催化机理进行了探讨。实验结果表明,ZnO和CaO都具有较高的催化能力,这是因为两者都有利于尿素热分解形成活性中间体异氰酸。ZnO能与异氰酸配位使其活化,高效合成水杨酰胺;CaO能稳定苯酚中的苯氧负离子,高效地活化苯酚。ZnO是该合成反应均相催化剂的前体,CaO是该反应的多相催化剂。在相同反应条件下,ZnO的催化活性高于CaO。研究ZnO与CaO混合物的催化效果发现,二者的混合物能同时活化两个反应物从而起到协同作用,达到最佳的催化效果。以0.10 g ZnO和0.10 g CaO的混合物为催化剂,在反应温度240℃、反应时间12 h、尿素用量6 g、苯酚用量94 g的条件下,水杨酰胺的收率为54.3%。     

固体超强酸催化长链烷基酚的合成研究

制备了ZrO2/SO24-型固体超强酸催化剂,在该固体超强酸的催化作用下,由长链醇和苯酚通过烷基化反应合成了系列长链烷基酚。探讨了催化剂焙烧温度、催化剂用量、反应时间、反应温度和反应醇酚比对烷基化反应的影响。结果表明,ZrO2/SO24-型固体超强酸对长链醇与苯酚的烷基化反应具有良好的催化效果。当催化剂焙烧温度为550℃时催化活性最佳,酚醇比1.0～1.2,催化剂最佳用量0.8～1.2g,反应时间3～4h,收率最高可达79%,同时反应最佳酚醇比、反应温度、反应时间和催化剂用量均随烷基链的增长略有增加。     

K_2CO_3/MgO催化合成碳酸乙丙酯

以K_2CO_3/MgO为固体碱催化剂,正丙醇与碳酸二乙酯(DEC)经液相酯交换合成了碳酸乙丙酯(EPC);用X射线衍射和CO_2程序升温脱附的方法对催化剂进行了表征。表征结果显示,随K_2CO_3负载量的增加,MgO载体的特征衍射峰强度减弱,在K_2CO_3负载量较高时有明显的K_2O晶相出现;K_2CO_3/MgO催化剂上的弱碱性位可能是催化该反应的活性中心。同时考察了K_2CO_3负载量、催化剂用量、反应时间和原料配比对酯交换反应的影响。实验结果表明,K_2CO_3负载量为20%(相对于催化剂的质量分数)的K_2CO_3/MgO催化剂对该反应有较好的催化性能;适宜的反应条件为:催化剂用量为反应物质量的1.00%、反应温度403 K、反应时间4 h、n(DEC):n(正丙醇)=1.0:1.5;在此条件下,DEC的转化率为62.32%,EPC的选择性为83.29%,EPC的收率为51.89%。     

乙醇气相氧化羰化合成碳酸二乙酯I.催化剂的制备及反应性能

制备了系列乙醇气相氧化羰化合成碳酸二乙酯(DEC)的催化剂,在固定床反应装置上评价了其反应性能.考察了催化剂活性组分及其负载量、载体、助剂等因素对催化剂活性的影响.结果表明:负载在活性炭上的单一金属氯化物催化剂的活性比较低,双金属催化剂Pd(PPh_3)_2Cl_2-CuCl_2/AC可明显提高碳酸二乙酯的产率;活性炭是较好的载体,助剂KCl能提高催化剂的反应活性.当Cu的负载量在9.0%,Pd的负载量控制在0.5%时,催化剂的催化活性达到比较好的效果.在优化的催化剂制备条件下,乙醇的转化率达到33%,DEC的选择性达到95%,同时DEC时空产率达到129g/(L.h).     

四甲基胍催化碳酸丙烯酯与乙醇酯交换合成碳酸二乙酯

采用半连续操作方式,对四甲基胍(TMG)催化碳酸丙烯酯(PC)与乙醇酯交换合成碳酸二乙酯(DEC)反应进行了研究,重点考察了操作条件对合成DEC反应的影响。实验结果表明,TMG催化合成DEC的适宜反应条件为:催化剂用量为初始反应物质量的2.6%,乙醇与PC的摩尔比为10,反应温度80~85℃,反应时间为8h,乙醇滴加速率为1.5mL/m in,全回流时间为0。在此条件下,PC转化率为95.8%,DEC收率为90.7%,DEC选择性为94.7%;说明TMG对PC与乙醇酯交换合成DEC反应具有良好的催化性能。     

固体碱催化环己酮和碳酸二甲酯合成庚二酸二甲酯

以固体碱为催化剂,研究了环己酮与碳酸二甲酯(DMC)合成庚二酸二甲酯的反应性能,考察了反应温度、反应时间、催化剂用量和原料配比对合成反应的影响。实验结果表明,偏酸性的固体碱催化剂不利于庚二酸二甲酯的生成,而具有中强碱位的MgO对该合成反应具有较好的催化性能;得到了较适宜的工艺条件:MgO为催化剂,反应温度260℃,反应时间5h,催化剂用量为反应物质量的1.5%,n(环己酮)∶n(DMC)=1∶4,在此条件下,环己酮的转化率为83.6%,庚二酸二甲酯的选择性为51.8%;该反应的主要副产物为环己酮自身缩合产物(2-环己烯基环己酮)和环己酮甲基化产物(2-甲基环己酮和2,6-二甲基环己酮)等。     

含铈化合物催化氨基甲酸甲酯和甲醇合成碳酸二甲酯

以氨基甲酸甲酯(MC)和甲醇为原料、含铈化合物为催化剂,在反应釜中合成了碳酸二甲酯(DMC)。实验结果表明,在相同实验条件下,Ce(NO3)3具有最佳的催化活性。以Ce(NO3)3为催化剂,考察了反应条件(催化剂用量、反应温度和反应时间等)对合成DMC反应的影响。实验结果表明,在MC7.5g、甲醇64g、反应温度180℃、反应时间8h、催化剂用量0.5g的优化条件下,MC转化率为73.95%,DMC收率可达44.94%。FTIR表征结果进一步说明,三价铈离子能与MC酰胺基上的氧原子配位,可高效活化MC分子,所形成的中间体能进一步和甲醇分子反应,从而促进DMC的合成。     

固体酸催化合成ε-己内酯的研究 Ⅰ.催化剂的表征及其催化性能

采用浸渍法和混烧法,以γ-Al2O3或Al-MCM-41为载体分别负载B2O3和WO3活性组分,制备了可用于环己酮催化氧化合成ε-己内酯的固体酸催化剂,通过XRD、N2吸附-脱附、SEM和TEM等技术对催化剂进行了表征,并利用ε-己内酯合成实验评价了催化剂的性能。实验结果表明,混烧法制备的B2O3/γ-Al2O3催化剂对环己酮氧化合成ε-己内酯具有较高的活性。在B2O3/γ-Al2O3催化剂用量为0.8 g,第一步反应中丙酸65.19 g、双氧水25.00 g、48.13 kPa、3 h,第二步反应中环己酮5.40 g、50℃、常压、2 h的条件下,ε-己内酯的选择性和收率分别达95.80%和85.97%。在该催化反应中,催化剂的比表面积、孔径及孔体积等结构参数对催化活性影响不大,而高温焙烧过程中B2O3进入γ-Al2O3晶相后产生的晶格缺陷是该催化剂高活性的关键。     

对硝基苯胺催化加氢合成对苯二胺的绿色工艺

建立了一种以对硝基苯胺和氢气为原料、水为溶剂、Raney Ni为催化剂,进行催化加氢反应合成对苯二胺的绿色工艺。研究了以水为溶剂的可行性,考察了反应压力、反应温度、搅拌转速、对硝基苯胺用量、催化剂用量等反应条件对加氢反应的影响,以及溶剂和催化剂的重复使用性能。实验结果表明,对硝基苯胺催化加氢合成对苯二胺的适宜反应条件为:水用量400 mL、对硝基苯胺用量175 g、Raney Ni催化剂用量5.0 g、搅拌转速1 000 r/min、反应温度50℃、反应压力3.0 MPa;在此条件下,对硝基苯胺的转化率为100.0%,对苯二胺的收率为98.9%,对苯二胺的纯度为100.0%(w);反应过程中溶剂和催化剂可重复使用。整个工艺过程安全环保,成本低,能耗低,收益高。