固体酸催化合成二苯甲烷二氨基甲酸酯

综述了固体酸催化合成二苯甲烷二异氰酸酯的中间体二苯甲烷二氨基甲酸酯的研究现状。简要介绍了本课题组的研究结果,结合自己的研究内容,提出了杂多化合物催化剂的改进方向。     

硅钨酸催化合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯

以硅钨酸为催化剂、二乙二醇二甲醚为溶剂,对苯氨基甲酸甲酯(M PC)与甲醛缩合反应制备二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)进行了研究。考察了M PC与甲醛摩尔比、反应温度、反应时间和硅钨酸用量对M PC转化率和MDC收率的影响,得到最佳的反应条件:M PC与甲醛的摩尔比为8∶1,反应温度100℃,反应时间4.5h,硅钨酸与M PC的摩尔比为2.1∶100。在此优化条件下反应,MDC的收率为62.8%。对硅钨酸催化M PC与甲醛缩合反应的历程进行了讨论,硅钨酸既有催化反应物种形成活性中间体的活性质子,又有对活性中间体具有稳定化作用的硅钨酸阴离子,从而具有很高的催化活性。     

负载型硫酸催化合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯

制备了SiO2负载硫酸催化剂,并将其用于催化苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲醛进行缩合反应合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(4,4′-MDC)。以碳酸二甲酯(DMC)为溶剂,考察了反应时间、反应温度、原料配比、催化剂用量、溶剂用量等因素对该缩合反应的影响。得到的适宜反应条件为:催化剂的酸量与甲醛的摩尔比为1.3、MPC与甲醛的摩尔比为4、DMC与MPC的质量比为8、反应温度80℃、反应时间3h。在此条件下,4,4′-MDC的收率为56.0%,选择性为75.0%。在催化剂循环使用过程中,催化剂初次使用后,活性有所降低,但选择性提高;此后其催化活性和选择性稳定,循环使用4次基本保持不变。     

Brφnsted-Lewis双酸性离子液体催化合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯

合成了具有不同ZnCl2摩尔分数的Brφnsted-Lewis双酸性离子液体[HO3S-(CH2)4-mim] Cl-xZnCl2,采用Hammett指示剂与紫外联用法测定了其酸强度,考察了其在苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲醛(HCHO)缩合制备二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)反应中的催化性能,并考察了反应条件对MDC收率和MPC转化率的影响.结果表明,当x=0.7时该离子液体的催化活性最高.以[HO3S-(CH2)4-mim]Cl-0.7ZnCl2为催化剂兼溶剂,在反应温度70℃、反应时间60 min、MPC与HCHO的摩尔比为10、离子液体与MPC的质量比为2的条件下,MDC收率最高可达99.1％.用水处理反应液并通过减压蒸馏回收的离子液体可以循环使用5次,其催化活性基本不变.     

BrФnsted-Lewis双酸性离子液体催化合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯

合成了具有不同ZnCl2摩尔分数的BrФnsted-Lewis双酸性离子液体[HO3S-(CH2)4-mim]Cl-xZnCl2,采用Hammett指示剂与紫外联用法测定了其酸强度,考察了其在苯氨基甲酸甲酯(MPC)与甲醛(HCHO)缩合制备二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)反应中的催化性能,并考察了反应条件对MDC收率和MPC转化率的影响。结果表明,当x=0.7时该离子液体的催化活性最高。以[HO3S-(CH2)4-mim]Cl-0.7ZnCl2为催化剂兼溶剂,在反应温度70℃、反应时间60min、MPC与HCHO的摩尔比为10、离子液体与MPC的质量比为2的条件下,MDC收率最高可达99.1%。用水处理反应液并通过减压蒸馏回收的离子液体可以循环使用5次,其催化活性基本不变。     

尿素法合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯反应热力学分析及实验研究

二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC)是生产二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的重要中间体。针对尿素法合成MDC选择性低的问题,首先分别对氨基甲酸甲酯(MC)路径和4-氨基-4'-脲基二苯甲烷(AUM)路径进行了热力学分析,结果表明,AUM路径相对较容易进行。采用间歇排氨的操作方式,考察了反应条件对二苯甲烷二胺(MDA)、尿素和甲醇合成MDC反应的影响,确定出适宜的反应条件为:反应温度180℃,反应初压1.2 MPa,n(MDA):n(尿素)∶n(甲醇)∶n(γ-Al_2O_3)=1∶5∶50∶0.1。在此条件下,MDA转化率为94.2%,MDC收率和选择性分别为41.2%和43.7%,MDC和4-氨基-4′-氨基甲酸甲酯二苯甲烷(MMC)的联合选择性为81.6%,比封闭体系分别高出12.5%、14.9%、11.5%和4.6%。     

二苯甲烷二异氰酸酯清洁合成过程研究Ⅰ.苯氨基甲酸甲酯催化合成及其缩合反应

在研究Ｚｎ（ＯＡｃ）２ 催化剂的基础上, 探讨了不同载体上Ｚｎ（ＯＡｃ）２ 的催化性能,开发出负载型的Ｚｎ（ＯＡｃ）２ ／ＡＣ（或α－Ａｌ２Ｏ３ ）催化剂, 在该催化剂上用碳酸二甲酯与苯胺催化合成了苯氨基甲酸甲酯 （ＭＰＣ）,考察了反应条件 （进料比、反应温度） 对反应性能的影响, 确定了适宜的操作条件, ＭＰＣ的收率可达７８％ ,选择性为９８％ 。另外对ＭＰＣ与甲醛缩合合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯（ＭＤＣ）进行了研究, 确定了以硫酸为催化剂时适宜的反应条件, 并制备出对该缩合反应具有一定活性的固体催化剂。     

二苯甲烷二异氰酸酯清洁合成过程研究 Ⅱ.二苯甲烷二氨基甲酸甲酯催化合成及其分解

针对苯氨基甲酸甲酯(MPC)和甲醛(HCHO)缩合合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC),然后分解制备二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)的反应,考察了不同催化剂的催化性能及反应工艺条件的影响.在MPC缩合反应中,盐酸既作为催化剂又作为溶剂,且母液循环使用两次时,MDC的收率为78.4%;若以ZnCl2为催化剂、硝基苯为溶剂时,MDC的收率为87.4%;若以笔者开发的固载化ZnCl2/AC作为催化剂,其单位摩尔ZnCl2的MDC收率远高于液体ZnCl2催化剂.以混合溶剂溶解MDC后,进行液相分解得到MDI,锌及其有机盐对该反应有较高的催化活性,当以锌粉为催化剂时,MDI收率为87.3%.     

4,4′-二苯甲烷二氨基甲酸甲酯的合成

用碳酸二甲酯(DMC)代替光气,以4,4′-二氨基二苯基甲烷(MDA)为原料,在无水醋酸锌催化剂的作用下,经胺解反应合成了4,4′-二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC);测定了MDC的熔点;采用傅里叶变换红外光谱和氢核磁共振对产品结构进行了表征;考察了反应温度、DMC用量、反应压力、反应时间、催化剂用量对MDC收率的影响。实验结果表明,在MDA用量5g、DMC用量80mL、无水醋酸锌用量0.2g、反应温度140℃、反应压力0.2MPa、反应时间3h的条件下,MDC收率达到90%。该合成路线具有反应条件温和、产物分离容易、产品收率高等优点。     

γ-Al_2O_3催化尿素法合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯反应研究

首次尝试以二苯甲烷二胺(MDA)、尿素和甲醇为原料直接合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC),分别考察了催化剂种类和反应条件对MDC合成反应的影响。结果表明:经400℃焙烧2h的γ-Al2O3对该反应具有较高的催化活性。适宜反应条件为:反应温度180℃,反应时间6h,反应初压1.2 MPa,n(MDA)∶n(尿素)∶n(甲醇)∶n(γ-Al2O3)=1∶3∶50∶0.1。在此条件下,MDA的转化率为81.7%,MDC的收率和选择性分别为26.3%和32.2%。采用液相色谱-质谱联用技术对MDC合成反应的反应路径进行了分析,认为促进中间产物4-氨基-4′-氨基甲酸甲酯二苯甲烷(MMC)向MDC转化是提高MDC选择性的关键。     

甲基苯基碳酸酯歧化合成碳酸二苯酯的研究进展

综述了甲基苯基碳酸酯(MPC)歧化反应过程的研究进展。MPC歧化是碳酸二甲酯(DMC)与苯酚酯交换合成碳酸二苯酯(DPC)路线中的重要步骤,深入研究MPC歧化对提高DPC的收率有重要作用。介绍了MPC歧化反应热力学过程、均相和多相催化体系、动力学及合成工艺方面的研究进展,重点分析了催化体系和工艺研究结果。多相催化剂的开发焦点集中在以PbO,TiO2,MoO3为活性组分的金属氧化物方面;适宜的歧化合成DPC的工艺是减压反应工艺。     

氨基磺酸催化甲醛和甲酸甲酯的偶联反应

在釜式反应器中研究了氨基磺酸催化甲醛和甲酸甲酯的偶联反应,考察了反应温度、反应时间、原料配比、催化剂用量等因素对乙醇酸甲酯和甲氧基乙酸甲酯生成量的影响,得到最佳反应条件为:反应温度150~160℃、反应时间4h、反应物料配比n(甲醛)∶n(甲酸甲酯)=0.5、氨基磺酸催化剂的用量为甲酸甲酯质量的2.9%。在此条件下,乙醇酸甲酯和甲氧基乙酸甲酯的生成量最大,总生成量达到21.34mm ol/g(以每克催化剂生成产物的物质的量计)。与其它非硫酸型催化剂的性能相比,氨基磺酸的催化效果最佳。     

酸催化剂在甲醛与甲酸甲酯偶联反应中的作用研究

选取不同酸强度的催化剂硫酸、三氟甲烷磺酸、硫酸氢钠和硫酸氢钾,研究了酸催化剂在甲醛与甲酸甲酯偶联合成乙醇酸甲酯和甲氧基乙酸甲酯反应中的作用。通过在不同反应条件下催化剂对产物收率和系统压力影响的分析,提出催化剂的酸性强弱及浓度决定其对甲醛的活化能力,是偶联反应的关键因素;提高温度可促进催化剂对甲醛的活化;催化剂对副反应也有催化作用,特别是在高温时;适宜的催化剂浓度及反应温度对获得较高产率的所需产物是必须的,但“过高”对反应不利。     

氧化钼催化碳酸二甲酯和乙酸苯酯合成碳酸二苯酯

对比测定了几种氧化物催化剂对碳酸二甲酯(DMC)与乙酸苯酯(PA)酯交换合成碳酸二苯酯(DPC)反应的催化活性。实验结果表明,通过直接焙烧法自制的MoO3催化剂对该反应具有良好的活性,且适宜的焙烧温度为400,500℃。以在400℃下焙烧的MoO3为催化剂,考察了反应条件对DMC与PA酯交换合成DPC反应的影响,并考察了MoO3催化剂的重复使用性能。在优化的反应条件(n(DMC)∶n(PA)=1∶2,n(MoO3)∶n(PA)=0.05,180℃,6 h)下,DMC转化率为74.0%,DPC和甲基苯基碳酸酯的选择性分别为39.5%和56.7%。MoO3催化剂可以多次再生重复使用,是一种高效的酯交换催化剂,具有工业化前景。     

凹凸棒黏土负载型固体酸催化合成乙酰水杨酸

以凹凸棒黏土(ATP)为载体,制备了负载H~+和AlCl_3的固体酸催化剂(分别标记为H~+/ATP,AlCl_3/ATP),比较了负载前后催化剂对乙酰水杨酸合成反应的催化活性。实验结果表明,固体酸催化剂的活性高于游离酸催化剂,其中AlCl_3/ATP催化剂的活性最高。以AlCl_3/ATP为催化剂催化合成乙酰水杨酸的最佳工艺条件为:催化剂用量为5%(基于水杨酸质量),n(乙酸酐):n(水杨酸)=2.0,反应温度80℃,反应时间30 min;在此条件下,乙酰水杨酸收率达92.5%,纯度为99.5%。用FTIR和~1H NMR表征了产物结构。AlCl_3/ATP催化剂经活化再生重复使用5次后,乙酰水杨酸收率仍可达89.2%,表明AlCl_3/ATP催化剂具有一定的稳定性,可实现再生利用。