铱配合物催化剂催化甲醇羰基化合成醋酸的研究

摘要

醋酸（CH3COOH，缩写为AcOH或HAc）是一种用途极广的重要化工原料，生产醋酸的主要方法之一是甲醇羰基化法，该方法是以甲醇（CH3OH）和一氧化碳（CO）为原料，在催化剂作用下来生产醋酸的。目前使用的主流催化剂是美国Mansanto公司成功开发的铑基催化剂和BP公司的铱基催化剂，但它们却存在催化反应之后与产品分离困难，易造成催化剂部分流失等问题。为了克服这些缺点，国内外研究者不断地在探索一些新催化体系和新工艺。
　　近年来，过渡金属配合物的合成及催化应用倍受关注。含有特殊功能性配体的过渡金属配合物体系的设计并合成具有重要意义。目前，已经合成了许多含铱金属的配合物，并被广泛应用于有机均相催化反应中，然而铱配合物中的O→Ir配位键不稳定，不利于催化剂的稳定性。因此，本文利用回流法制备了五种铱配合物催化剂并将其应用于甲醇羰基化法制备醋酸的反应中。选择金属铱的化合物为 IrCl3，配体为2-甲基吡啶、2-氯吡啶、乙二胺、2,2-联吡啶及1,10-邻二氮菲，制备出的配合物催化剂是2-甲基吡啶铱、2-氯吡啶铱、乙二胺铱、2,2-联吡啶铱及1,10-邻二氮菲铱，通过1H NMR、傅里叶红外光谱、元素分析等方法对其结构进行了表征。用Gaussian03对配合物的催化活性物种执行密度泛函（DFT）量化计算，主要是对活性物质的分子结构进行了优化，计算并分析出了分子中N→Ir配位键的强弱，同时分析了配体的空间位阻效应。并将制备出的五种配合物催化剂进行甲醇羰基化反应，初步分析了各自的催化活性及稳定性。最后对配合物催化剂的催化反应条件进行了优化，并利用碘量法及气相色谱质谱分析了甲醇羰基化产物。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 前言

1.2 甲醇羰基化法制备醋酸

1.3 铱合物的研究概况及配体的选择

1.4 分子模拟计算

1.5 本论文研究目的及内容

2 试剂、仪器及实验方法

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 实验方法与实验装置

2.4 催化剂分析与表征方法

2.5 甲醇羰基化产物的分析方法

3 铱配合物催化剂催化甲醇羰基化的研究

3.1 铱配合物催化剂表征

3.2 密度泛函理论分析催化剂的空间位阻效应

3.3 铱配合物催化剂催化活性初步分析

3.4 铱配合物催化剂体系的条件优化

3.5 羰基化反应产物的气质联用分析

3.6 羰基化反应产物中碘含量分析

4 总结与展望

4.1 总结

4.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间所取得的科研成果：