合成冰片过程的固体超强酸催化酯化新工艺研究

摘要

以可再生资源松节油为原料，经酯化和水解合成冰片是目前工业上生产冰片的重要途径之一。以固体超强酸为催化剂，利用经过纯化处理的松节油(α-蒎烯与β-蒎烯含量之和超过95％)为原料，对影响合成冰片中的主要工序——酯化的因素进行了系统研究。论文还对用于酯化反应的催化剂——固体超强酸的制备，以及影响其催化活性的因素进行了研究。 对固体超强酸催化剂的研究表明：选用的不同类型的催化剂对酯化反应生成草酸龙脑酯的催化活性不同，其中，催化剂D4的催化活性较佳。在催化剂的制备过程中，浸渍浓度、焙烧温度和焙烧时间等因素是影响其催化活性的重要因素，选取影响催化剂催化活性最大的焙烧时间、焙烧温度以及浸渍浓度三因素，通过三因素三水平的正交实验对催化剂D4的催化性能进行考察，结果表明焙烧温度600℃，焙烧时间4h，浸渍浓度1.5mol/L为用于合成草酸龙脑酯催化剂的最佳制备工艺条件。 分析了以固体超强酸D4作为催化剂时，松节油与草酸发生酯化反应的温度、时间、反应的物料配比、催化剂的用量等因素对酯化结果的影响，得出酯化反应的最佳条件为：松节油与草酸用量比2.2∶1(摩尔比)，催化剂用量1.0％(以松节油的质量百分含量计)，酯化反应温度80℃，酯化反应时间6h。在此工艺条件下，生成的草酸龙脑酯的最高含量为48.8％(最优条件下多次实验酯含量的平均值)。同时，对催化剂的活化再生方法和重复使用进行了初步研究，结果显示此催化剂经过活化再生后可以多次重复使用，且基本保持较高的催化活性，从而可以节约成本，增加经济效益。 研究结果表明：此工艺在路线上是行得通的，且反应较平稳。避免了目前工业上合成冰片反应中酯化反应剧烈放热，难以控制，生产过程有爆炸危险等缺点，同时，去除了原有工艺中硼酸的脱水工序，使得生产过程在一定程度上减少了环境污染，符合当前“绿色化学”的发展趋势。这不仅可为国内冰片生产厂家开辟一条新的途径，使得整个生产过程获得较高的经济利益和社会效益，同时也为固体超强酸催化剂的制备、冰片合成等后续研究提供了参考。

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文摘

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1绪论

2固体超强酸催化剂的制备及其催化性能评价

3固体超强酸催化酯化合成草酸龙脑酯

结论

进一步研究的展望

参考文献

致谢