环氧环戊烷及戊二酸的合成研究

摘要

本文采用环戊烯和我省充足原料供应的双氧水为主要原料，开展了双氧水环氧化环戊烯(CPE)合成环氧环戊烷(CPEO)及戊二酸(GAC)的研究。主要工作如下：
　　 以具有[π-C5H5NC16H33]3[PW4O16]结构的磷钨杂多酸季铵盐为相转移催化剂，以双氧水为氧源，进行了以CPE为原料合成CPEO的研究，探讨了反应温度、反应物料比、催化剂用量、助催化剂用量、反应时间因素对反应的影响。在正交实验和单因素实验的基础上得到了适宜的合成条件为：以0.056mol双氧水计、溶剂30mL、n(CPE):n(H2O2)=1.75：1.0、催化剂用量0.4g、助催化剂用量0.03g、反应温度37℃、反应时间2.5h。在该反应条件下，CPEO平均产率达94.4％，双氧水平均转化率约99％，催化剂回收率约60％。
　　 以大孔聚苯乙烯-二乙烯苯接枝磷钨杂多酸季铵盐为三相相转移催化剂，以双氧水为氧源，进行了以CPE为原料CPEO的无溶剂合成研究，探讨了溶剂用量、反应时间、反应物料比、反应温度、助催化剂用量、催化剂用量因素对反应的影响。在正交实验和单因素实验的基础上得到了适宜的合成条件为：以0.056mol双氧水计，n(CPE):n(H2O2)=2.1：1.0、催化剂用量1.0g、助催化剂用量0.025g、反应温度40℃、反应时间5h。在该反应条件下，产品环氧环戊烷平均产率达96％，双氧水平均转化率约98％，催化剂回收重复使用6次活性无明显降低。用核磁共振氢谱、碳谱和红外光谱对产物表征并加以分析，表明所合成产物为目的产品CPEO。
　　 用优选出的过120目粒度的大孔三相相转移催化剂，以双氧水为环氧化剂，进行了由CPE为原料GAC的无溶剂合成研究，探讨了双氧水浓度、加料方式、反应时间、反应温度、反应物料比、催化剂用量因素对反应的影响。经正交实验得到了最佳的合成条件为：以0.1molCPE计，n(CPE):n(H2O2)=1.0：5.2，催化剂用量2.0g、在温度为46～50℃回流反应1h，后反应温度85℃反应7h。该条件下GAC收率可达92.6％，催化剂回收率93％。用红外光谱对产物表征并加以分析，表明所合成产物为目的产品GAC。
　　 用优选出的过120目粒度的大孔三相相转移催化剂，以双氧水为环氧化剂，进行了由CPEO为原料GAC的无溶剂合成研究，探讨了反应时间、反应温度、反应物料比、催化剂用量因素对反应的影响。经正交实验得到了最佳的合成条件为：以0.0357molCPEO计，反应温度75℃、反应时间7h、n(CPEO):n(H2O2)=1.0∶4.3，催化剂用量为1.2g，该条件下GAC收率可达98.3％。催化剂回收率93％。用红外光谱对产物表征并加以分析，表明所合成产物为目的产品GAC。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 环氧环戊烷

1.1.1 引言

1.1.2 环氧环戊烷的工艺合成方法

1.2 戊二酸

1.2.1 引言

1.2.2 合成戊二酸的工艺方法

1.3 开展本课题研究的目的、主要研究内容及创新点

1.3.1 本论文主要研究内容

1.3.2 本论文主要创新点

2 相转移催化剂催化环戊烯合成环氧环戊烷

2.1 引言

2.2 实验试剂及设备

2.2.1 实验主要药品及试剂

2.2.2 实验设备

2.3 相转移催化剂[π-C5H5NC16H33]3[PW4O16]的合成与表征

2.3.1 相转移催化剂的合成

2.3.2 相转移催化剂的表征

2.4 [π-C5H5NC16H33]3[PW4O16]催化合成环氧环戊烷

2.4.1 实验方法

2.4.2 分析与检测

2.4.3 正交实验结果与讨论

2.4.4 单冈素实验结果与讨论

2.5 本章小结

3 三相相转移催化剂催化环戊烯合成环氧环戊烷

3.1 引言

3.2 实验试剂及装置

3.2.1 实验药品及试剂

3.2.2 实验仪器及设备

3.3 三相相转移催化剂（聚苯乙烯树脂固载磷钨酸季铵盐）的制备及表征

3.3.1 三相相转移催化剂的制备

3.3.2 三相相转移催化剂的表征

3.4 三相相转移催化剂的催化合成环氧环戊烷

3.4.1 实验方法

3.4.2 分析与检测

3.4.3 正交实验结果与讨论

3.4.4 单冈素实验结果与讨论

3.5 产品表征

3.6 本章小结

4 三相相转移催化剂催化环戊烯合成戊二酸

4.1 引言

4.2 实验试剂及装置

4.2.1 实验药品及试剂

4.2.2 实验仪器及设备

4.3 三相相转移催化剂的催化合成戊二酸

4.3.1 实验方法

4.3.2 分析与检测（产品纯度分析方法）

4.3.3 单冈素实验结果与讨论

4.3.4 正交实验结果与讨论

4.4 产品的结构表征

4.4.1 熔点测定

4.4.2 红外光谱分析

4.4.3 产品纯度的确定

4.5 本章小结

5 三相相转移催化剂催化环氧环戊烷合成戊二酸

5.1 引言

5.2 实验试剂及装置

5.2.1 实验药品及试剂

5.2.2 实验仪器及设备

5.3 三相相转移催化剂的催化合成戊二酸

5.3.1 实验方法

5.3.2 分析与检测（产品纯度分析方法）

5.3.3 单冈素实验结果与讨论

5.3.4 正交实验结果与讨论

5.4 产品表征

5.5 本章小结

6 结论

参考文献

致谢

附录