氯化苄双羰化反应新型催化剂制备研究

摘要

苯丙酮酸是一种极为重要的有机合成中间体，双羰化法是目前合成该物质的最佳方法，但该法使用的传统催化剂存在难于制备、极不稳定、易造成产物难以提纯等缺陷，限制了该化合物的工业化发展。本文研究出了一种稳定易得的新型催化体系一氯化钴/吡啶羧酸钾体系。研究的主要内容为： (1)研究出一个新型的体系一氯化钴/吡啶羧酸钾催化体系。将氯化钴和吡啶羧酸钾一起加入高压反应釜制备催化剂，并在同一釜内同时进行氯化苄催化双羰化反应，合成出苯丙酮酸钙盐后经盐酸酸化可得苯丙酮酸。对于该催化体系的催化机理也进行了初步的探讨。 (2)研究了溶剂、中和剂、压力等因素对于双羰化反应的影响，得到的最佳条件为：氯化钴0.5g，吡啶羧酸钾2g，氢氧化钙6g，氯化苄3.5ml，二氧六环/水=75ml/15ml，反应温度80℃，C0压力3.05MPa时，反应10个小时，可得苯丙酮酸的收率为37.1％。 (3)对催化剂吡啶羧酸的传统合成方法进行了较大改进，探讨了合成过程中的各种因素对产率的影响，确定最佳合成条件为：在150ml水中， 2-甲基吡啶6.25g，高锰酸钾26.26g，反应温度80℃时进行氧化反应，反应完成后调节体系pH值在3.0～3.5时，可得吡啶羧酸收率为56.2％，与文献值相比提高了近10％。 氯化钴/吡啶羧酸钾新型催化体系的应用，在一定程度上解决了氯化苄双羰化反应传统催化剂难于制备以及稳定性差的问题，有助于苯丙酮酸工业化生产的进一步研究。吡啶羧酸合成工艺的改进解决了传统工艺不易操作的缺点并极大的缩短了其制备周期，提高了收率，改进后的工艺可大大降低其工业化生产的成本，为工业化生产提供了技术支撑。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2以钴络合物为催化剂的双羰化反应研究

1.2.1烷基卤化物为底物的反应

1.2.2苄基卤化物为底物的反应

1.2.3芳基卤化物为底物的反应

1.3以钯络合物为催化剂的双羰化反应研究

1.4苯丙酮酸的研究概况

1.4.1苯丙酮酸简介

1.4.2苯丙酮酸的制备方法

1.4.3氯化苄催化双羰基化法合成苯丙酮酸的相关理论研究

1.4.4苯丙酮酸的分析方法及其应用

1.5选题目的

2实验部分

2.1主要试剂

2.2主要仪器及设备

2.3实验方法

2.3.1吡啶羧酸的制备：

2.3.2吡啶羧收率的计算

2.3.3双羰化反应

2.3.4双羰化产物收率的计算

2.3.5量子化学的研究

2.3.6产物的结构表征

3结果与讨论

3.1第一阶段实验的结果与讨论

3.1.1 2-甲基吡啶投料方式的确定

3.1.2对于工艺优化的其它尝试

3.1.3反应温度对于反应时间和收率的影响

3.1.4反应介质水的用量的确定

3.1.5反应时间的影响

3.1.6用盐酸使吡啶—2-羧酸析出时pH值的确定

3.1.7实验的放大

3.1.8小结

3.2实验第二阶段的结果与讨论

3.2.1氯化苄双羰化反应催化体系的确立

3.2.2溶剂的影响

3.2.3碱的选择

3.2.4压力对于双羰化反应的影响

3.2.5小结

3.3产物的结构表征

3.3.1吡啶羧酸的红外光谱分析及熔点测定

3.3.2苯丙酮酸的红外光谱分析

3.3.3双羰化产物的显色反应

3.3.4苯丙酮酸熔点的测定

3.3.5双羰化产物的元素分析

3.4吡啶羧酸钾/氯化钴体系催化双羰化反应机理的研究

结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文