固体磺酸催化H2O2氧化醛生成羧酸的研究

论文摘要

醛类化合物催化氧化合成羧酸这类反应无论在有机合成还是在精细化工中都有重要的意义和应用价值。本论文研究了固体磺酸催化过氧化氢氧化醛类化合物生成羧酸的反应体系。该体系在温和的条件下,可以实现醛到羧酸的转化,并且催化剂可以循环使用。论文首先考察以磺酸树脂Amberlyst15催化过氧化氢氧化苯甲醛,结果发现在90℃,反应7 h,催化剂的量为5wt%, H2O2的量为30 mmol (1.5 equiv)时,不使用溶剂,苯甲醛的转化率达到85%,使用乙酸作溶剂时,苯甲酸的分离收率达到95%。应用此催化体系催化其它醛的氧化同样表现出较好的催化活性,有缺电子取代的芳香醛和脂肪醛几乎定量生成相应的羧酸。而且Amberlyst15是可以回收循环使用的催化剂,使用三次后,催化活性只略微降低,但是此催化剂机械强度不高,易破碎成细小颗粒。制备了更稳定的磺化碳材料,考察了碳前体和磺化温度的影响,结果发现以淀粉为原料,在150℃磺化时制备的磺化碳材料催化苯甲醛氧化活性最高,而且引入磺酸基的量最大,为1.0 mmol/g。此催化剂在重复使用一次后,活性略微降低,之后重复使用两次,活性基本不变,表明制备的磺化碳材料是可以循环使用的催化剂。该催化剂也可用于其它醛类化合物的催化氧化,但是相同条件下,催化活性比磺酸树脂略低,可能由于磺酸树脂磺酸基的量大于制备的磺化碳材料。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 醛类化合物催化氧化体系研究现状
• 1.2.1 均相催化
• 1.2.2 多相催化
• 1.3 论文的研究思路
• 第二章 实验部分
• 2.1 主要的试剂及原料
• 2.2 催化剂制备
• 2.2.1 炭化材料的制备
• 2.2.2 磺化碳材料的制备
• 2.3 催化剂的表征
• 2.3.1 比表面和孔容的测定
• 2.3.2 FTIR分析
• 2.3.3 XRD分析
• 2.3.4 酸碱滴定测定官能团的量
• 2.4 催化体系活性评价
• 2.4.1 醛类化合物氧化反应
• 2.4.2 苯甲醛氧化反应产物及转化率分析
• 第三章 磺酸树脂催化过氧化氢氧化醛到羧酸
• 3.1 引言
• 3.2 磺酸树脂催化苯甲醛氧化
• 3.2.1 Amberlyst15的量对苯甲醛氧化的影响
• 2O₂的量对苯甲醛氧化的影响'>3.2.2 30%H₂O₂的量对苯甲醛氧化的影响
• 3.2.3 反应温度对苯甲醛氧化的影响
• 3.2.4 反应时间对苯甲醛氧化的影响
• 3.2.5 溶剂对苯甲醛氧化的影响
• 3.2.6 催化剂的回收及重复利用
• 3.3 磺酸树脂催化其它醛类化合物氧化反应
• 3.4 小结
• 第四章 磺化碳材料制备及催化醛类化合物的氧化反应
• 4.1 引言
• 4.2 磺化碳材料的制备及催化苯甲醛氧化
• 4.2.1 原料的影响
• 4.2.2 磺化温度的影响
• 4.2.4 催化剂的回收及重复使用
• 4.3 磺化碳材料催化其它醛类化合物氧化反应
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢