丙酸甲酯催化合成过程研究进展

丙酸甲酯作为一种关键有机化合物,在食品、化妆品、涂料等多个行业中有着广泛的应用,其市场需求随着工业应用领域的不断拓展而持续增长。传统的合成路径,诸如酯化法、氢化法、氧化法等,尽管可行,但往往面临经济性欠佳或环境污染的问题。相比之下,乙烯与一氧化碳的羰基化法符合原子经济性原则,能够有效减轻环境污染,顺应了当前社会对环境保护和绿色化学的迫切需求。因此,本文重点介绍该方法中使用的各类催化剂,包括过渡金属配合物、金属氧化物催化剂等,并对它们的催化活性、选择性以及反应机理进行分析。此外,本文还探讨了新型催化剂的设计原则,以及它们在提升产物收率和选择性方面所展现的潜力,旨在为丙酸甲酯的高效、环保生产研发提供参考。

双金属掺杂SBA-15催化合成双酚F及其同分异构体调控

以Al和Zr的金属盐为前驱物、正硅酸乙酯为硅源,通过直接水热法制备了不同n(Si)/n(M)(M=Al、Zr或Al-Zr)的催化剂M-SBA-15。通过X射线衍射、N_(2)吸附-脱附、吡啶红外光谱等手段对制备样品进行了表征,并将其用于催化苯酚、甲醛的羟烷基化反应中合成双酚F。结果表明:Al和Zr原子成功掺杂到SBA-15的骨架中,并且在M-SBA-15上同时存在BrΦnsted酸和Lewis酸位点;当n(Si)/n(M)为20时,催化效果最好,双酚F的收率达到82.4%,此外,可以通过调控原料中的n(Al)/n(Zr),调节4,4’-,2,4’-,2,2’-双酚F含量;最后,提出了M-SBA-15催化合成双酚F的可能反应机理。

以丹皮酚为前体催化合成一氯查尔酮及黄酮

以丹皮酚为起始原料,与不同取代位次的一氯苯甲醛在碱催化下通过Claisen-Schmidt反应合成一氯查尔酮(Ⅲa~Ⅲc),再将其进行碘催化关环反应合成一氯黄酮(Ⅳa~Ⅳc),产率分别为88.6%、87.7%、86.1%。以合成(E)-3-(2-氯苯基)-1-(2-羟基-4-甲氧基苯基)丙-2-烯-1-酮(Ⅲa)为例,通过单因素实验和响应面法考察碱、温度、溶剂量对Ⅲa产率的影响,得到最佳合成条件为:一氯苯甲醛3.6 mmol、丹皮酚3 mmol、无水乙醇15 mL、NaOH 0.239 g(6 mmol)、70℃下回流10 h,在该条件下Ⅲa、Ⅲb、Ⅲc平均产率分别为93.7%、92.3%和92.1%。通过1HNMR、13CNMR、135°DEPT(无畸变极化转移技术)、FTIR确定产物的结构,并测试其紫外和荧光性能。Ⅳa~Ⅳc在波长375.8、377.6和376.8 nm处荧光强度分别为421.0、555.0、611.4 a.u.。将原料量放大5、10倍的实验中,Ⅲa~Ⅲc的产率为90.1%~93.7%,Ⅳa~Ⅳc的产率为84.7%~88.9%。

二氧化碳作为C1合成子参与的手性杂环化合物的不对称催化合成研究

二氧化碳是温室气体的主要成分,也是廉价易得的可再生C1合成子.其资源化利用不仅能够提供重要的基础化学品、能源产品及功能材料,同时也是实现碳循环及减少碳排放的理想途径.鉴于手性杂环化合物在有机合成和药物研发中的重要性,近年来发展以二氧化碳为合成子的绿色高效和高立体选择性的直接构建手性杂环化合物的方法受到了广泛关注,已经发展了合成手性内酯、环碳酸酯以及环氨基甲酸酯的方法.本文拟概括相关领域的研究进展.

酶催化合成L-茶氨酸的纯化研究进展

L-茶氨酸是茶叶中独有的游离氨基酸,有浓厚的鲜甜味和诱人的焦香味,具有松弛神经紧张、安神等多种功效。对L-茶氨酸的酶法合成进行了概括,并重点对酶催化合成L-茶氨酸的纯化进行综述。

两电子氧还原电催化合成过氧化氢的研究进展

过氧化氢(H_(2)O_(2))是一种环境友好的通用氧化剂,被广泛应用于化学合成、废水处理以及纸浆和纺织品漂白等领域。当前工业大量合成H_(2)O_(2)主要采用蒽醌法,该方法能耗高,工艺步骤多,三废排放大且产物储运过程中存在安全隐患。利用电催化剂将氧气在阴极侧进行两电子氧还原反应(2e^(-)ORR)可实现按需现场合成H_(2)O_(2),是近年来广受关注的一种方法。电催化剂的活性、选择性和稳定性直接决定了2e^(-)ORR的反应效率。本文简要介绍了2e^(-)ORR机理及催化剂性能评价方法,主要综述了用于2e^(-)ORR合成H_(2)O_(2)的贵金属基和碳基催化剂在结构优化、组成掺杂、活性位点调控和表/界面设计等方面的重要研究进展,在此基础上就电催化合成H_(2)O_(2)存在的挑战和未来需要解决的关键问题进行了展望。

维生素C催化合成缩醛(酮)

将维生素C作为催化剂用于缩醛和缩酮的合成中 ,由乙二醇或 1,2 -丙二醇与醛或酮中的羰基反应生成缩醛或缩酮。当 0 2mol醛或酮与 0 3mol醇的混合物在 0 3 g维生素C作用下 ,用环己烷为溶剂 ,回流分水 60min ,产品收率达 70 %～ 84%。

固体超强酸SO_4^(2-)/ZrO_2-TiO_2催化剂的研制及其催化合成草莓酸酯的研究

选用SO4 2 -/MxOy 型固体超强酸催化草莓酸的酯化反应 ,筛选出催化剂SO4 2 -/ZrO2 -TiO2 ,制备该催化剂的最优条件为 :钛锆物质的量比为 4∶1,氨水调节pH值 8～ 9,用浓度为 0 5mol/L硫酸浸渍 ,马弗炉 5 5 0℃焙烧 3h ;使用该催化剂合成草莓酸酯的最优酯化条件为 :催化剂用量 3g/mol,酯化时间 3h ,其催化合成草莓酸戊酯产率可达 90 8%。

固定化脂酶催化合成生物柴油的研究

探讨了酶法制备生物柴油的过程 ,通过脂肪酶酯化和醇解两种工艺路线合成生物柴油的试验研究 ,考察了反应条件如醇油比、催化剂用量、反应温度、反应时间等对酯化率和产品纯度的影响。试验表明 ,采用分批加入甲醇的酯化工艺 ,酯化率可以达到 95 %以上 ;采用醇解工艺菜籽油酯化率达 95 %以上 ,产品经GC分析其纯度可达 98%以上 ,固定化酶的半衰期至少达 10 0d。

脂肪酶催化合成生物柴油的研究

生物柴油是用动植物油脂或长链脂肪酸与甲醇等低碳醇合成的脂肪酸甲酯 ,是一种替代能源。这里探讨了生物法制备生物柴油的过程 ,采用脂肪酶酯化和酯交换两条工艺路线进行催化合成。深入研究制备过程中 ,不同脂肪酶、酶的用量和纯度、有机溶剂、低碳醇的抑制作用、吸水剂的作用、反应时间和进程、底物的特异性和底物摩尔比等参数对酯化过程的影响。试验结果表明 ,采用最佳酯化反应参数和分批加入甲醇并用硅胶作脱水剂的工艺过程 ,酯化率可以达到 92 % ,经分离纯化后的产品GC分析的纯度可达 98%以上 ,固定化酶的使用半衰期可达到36 0h。同时对酯交换制备生物柴油过程中 ,甲醇的用量和甲醇的加入方式对脂肪酶催化过程的影响作了初步研究 ,优化后的酯交换率可达到 83%。

负载钛系催化剂催化合成高反式丁二烯-异戊二烯共聚物

采用负载钛系催化剂 [TiCl4 MgCl2 (i Bu) 3Al]催化丁二烯 (Bd) 异戊二烯 (Ip)共聚合 ,研究了单体配比、聚合温度、烷基铝浓度和催化剂浓度及单体浓度等对共聚合速率及共聚物特性粘数的影响 .结果表明 ,当单体配比中Bd (Bd +Ip)摩尔百分比≤ 2 0 % ,可制得高分子量的共聚物 .IR光谱分析及1 H NMR分析表明所得共聚物为高反式 1,4 结构 ,丁二烯单体单元的反式 1,4 含量大于 90 % ,异戊二烯单体单元的反式 1,4 含量大于 98% ,共聚物中丁二烯含量高于单体初始配比中的含量 .在一定的载钛量下 。

TiSiW_(12)O_(40)/TiO_2催化合成环己酮1,2-丙二醇缩酮

以固载杂多酸盐TiSiW1 2 O4 0 /TiO2 为多相催化剂 ,通过环己酮和 1 ,2 丙二醇反应合成了环己酮 1 ,2 丙二醇缩酮 ,探讨TiSiW1 2 O4 0 /TiO2 对缩酮反应的催化活性 ,较系统地研究了酮醇量比 ,催化剂用量 ,反应时间诸因素对产品收率的影响。实验表明 :TiSiW1 2 O4 0 /TiO2 是合成环己酮 1 ,2 丙二醇缩酮的良好催化剂 ,在n(酮 )∶n(醇 ) =1 0∶1 5 ,催化剂用量为反应物料总质量的 0 6 % ,环己烷为带水剂 ,反应时间 40min的优化条件下 ,环己酮 1 ,2 丙二醇缩酮的收率可达 92 2 %。

有机相脂肪酶催化合成技术在食品及相关领域的应用

对有机相脂肪酶催化合成技术的研究及其在食品、化妆品、医药、精细化工领域的应用进行了综述,表明有机相脂肪酶催化合成技术具有直接利用底物、反应条件温和、反应选择性高、产品容易分离纯化、产品具有绿色环保概念等优点。

稀土固体超强酸催化合成乙酸异戊酯的研究

制备出一系列稀土固体超强酸催化剂 ,用于催化以乙酸和异戊醇为原料合成乙酸异戊酯的反应。研究了稀土固体超强酸的催化性能 ,同时 ,考察了影响合成反应的因素。结果表明 ,稀土固体超强酸不仅具有一般超强酸的性能 ,而且催化活性更高 ,性能更稳定。

含氮竹节状碳纳米管的催化合成

以二乙胺为原料 ,用催化方法合成出了含氮大管径竹节状碳纳米管 .以含铁SAPO 5分子筛为催化剂 ,二乙胺经过10 73K高温裂解得到的碳纳米管材料 ,其内径约 60nm ,壁厚为 6nm ,并且成竹节状 .它有较高的比表面 (10 3m2 /g)和较高的氮碳比 (N/C原子比为 0 15/0 85)

氮掺杂竹节状碳纳米管的催化合成

以有机胺为碳和氮源,用催化方法合成出了含氮大管径竹节状碳纳米管.Fe/SBA-15分子筛为催化剂,有机胺经过973K高温裂解得到氮掺杂竹节状碳纳米管材料(CNX).比较了铁含量、二乙胺和六次甲基四胺原料对合成氮掺杂碳纳米管形貌和氮掺杂量的影响;合成出氮碳比(N/C原子比)为0.26的氮掺杂竹节状碳纳米管材料.

TiSiW_(12)O_(40)/TiO_2催化合成肉桂酸系列酯

以固载杂多酸盐TiSiW12O40/TiO2为多相催化剂,对以乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇和肉桂酸为原料合成肉桂酸系列酯的反应条件进行了研究。实验表明,TiSiW12O40/TiO2是合成肉桂酸系列酯的良好催化剂,较系统地研究了醇酸摩尔比、催化剂用量、反应时间诸因素对酯收率的影响。最佳反应条件为n(醇)/n(酸)=4/1或9/1,催化剂用量为反应物料总量的2 0%,反应时间为1 5～3 0h。上述条件下,肉桂酸乙酯的产率为58 7%,肉桂酸正丙酯的产率为62 0%,肉桂酸正丁酯的产率为81 2%,肉桂酸正戊酯的产率为93 3%。

MAF固体碱催化剂催化合成丙二醇甲醚

研究了甲醇与环氧丙烷在固体碱催化剂MAF存在下非均相合成丙二醇甲醚的过程。在反应温度为120～130℃、催化剂用量(质量分数)为0.20%～0.30%、甲醇与环氧丙烷摩尔比为3/1～5/1的反应条件下,环氧丙烷的转化率在98％以上,丙二醇甲醚的选择性达95％,收率达93％,产品中伯醚的选择性为92％～93％。实验发现,该固体碱催化剂使用后无须任何处理,可重复使用,是一种稳定性好、选择性高的环境友好催化剂。

硫酸氢钠催化合成尼泊金丁酯

应用一水硫酸氢钠催化正丁醇与对羟基苯甲酸的酯化反应,合成了尼泊金丁酯。研究结果表明,硫酸氢钠具有较高的催化活性。考察了对羟基苯甲酸/正丁醇摩尔比、催化剂用量及反应时间对酯产率的影响。在典型反应条件(对羟基苯甲酸/正丁醇/硫酸氢钠的摩尔比=1∶2∶0.072回流分水5h)下,所得尼泊金丁酯的产率为92.8%。该催化剂易于回收,且可重复使用。

SO_4^(2-)改性的锆交联黏土固体酸催化合成柠檬酸三丁酯

制备了SO4 2 -改性的锆交联黏土固体酸催化剂 (A) ,用于柠檬酸 (B)和正丁醇 (C)的酯化反应 ,与浓硫酸 ,钠基膨润土和锆交联黏土作催化剂的情况相比 ,SO4 2 -改性的锆交联黏土作催化剂时柠檬酸的转化率和产物的纯度更高。同时考察了催化剂用量w(A)、酸醇量比n(B)∶n(C)、反应时间 (t)、反应温度 (θ)对其催化合成柠檬酸三丁酯 (D)的影响 ,并对合成的产物进行红外光谱分析及气相色谱分析。实验结果表明 :SO4 2 -改性的锆交联黏土固体酸催化柠檬酸与正丁醇的酯化反应的最佳反应条件为 :反应温度为 15 0℃ ,n(B)∶n(C) =1∶4,反应时间 3 .5h ,催化剂用量占反应投料总质量的百分比w(A) =1.2 % ,柠檬酸的转化率达 96 .6 0 % ,反应产物柠檬酸三丁酯的质量分数w(D) >99 0 0 %