生物质炭磺酸在精细有机合成中催化作用研究

论文摘要

固体酸催化剂无毒无味,不易挥发,不腐蚀设备,对环境污染小,且这类催化剂在有机合成反应中具有独特的催化性能,反应条件温和,选择性高,后处理简捷,容易回收,可重复使用。近年来,随着催化科学的发展和环境意识的增强,研制可重复使用、易分离且成本低的绿色化固体酸催化剂成为催化剂发展领域的研究热点。本文以我国丰富的草本生物质资源之一的竹材为原料,通过减压炭化获得可官能化的竹炭材料,继而得到了竹炭磺酸。本论文主要以生物竹炭磺酸固体为催化剂,建立和发展了三醋酸甘油酯和甲醇的酯交换反应、超声促进下油脂的快速甲酯化反应,以及醛、胺、亚膦酸二乙酯一锅三组分合成α-氨基膦酸酯的新合成方法,拓展了其在精细有机反应中的应用范围。并进行了条件优化,目标化合物经核磁共振谱、质谱和红外光谱等表征手段得到了证实。1.以竹材为原料,经减压炭化得到了功能化的竹炭材料,进一步以发烟硫酸磺化制得了新型生物质固体酸催化剂竹炭磺酸。将竹炭磺酸应用于催化三醋酸甘油酯和甲醇的酯交换反应,考察了不同催化剂、醇酯比、反应温度、催化剂用量、反应时间对酯交换反应的影响以及催化剂的重复使用。条件优化后,三醋酸甘油酯的转化率达90.3%。动力学研究表明,竹炭磺酸催化下三醋酸甘油酯和甲醇的酯交换反应反应服从准一级动力学规律。2.以竹炭磺酸固体为催化剂,考察了其在超声促进下对菜籽油甲酯化反应的催化作用。最佳反应条件为：菜籽油0.05 g,竹炭磺酸1mmol,甲醇10mL,置于密闭反应器于65℃反应时间3 h。3.以竹炭磺酸固体为催化剂,用于催化芳胺、芳醛和亚膦酸二乙酯一锅三组分合成α-氨基膦酸酯。考察了催化剂用量、反应温度和反应物不同比例等对目标化合物产率的影响。并制得一系列α-氨基膦酸酯化合物。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 竹材资源的开发利用
• 1.3 竹材炭化研究
• 1.4 固体酸催化剂的发展
• 1.5 本研究工作的内容及意义
• 第二章 竹炭磺酸催化三醋酸甘油酯与甲醇的酯交换反应
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与讨论
• 2.4 本章小结
• 第三章 竹炭磺酸催化下油脂的快速甲酯化研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 竹炭磺酸催化下一锅三组分合成α-氨基膦酸酯
• 4.1 前言
• 4.2 实验
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 本章小结
• 结语
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的相关论文
• 致谢