氧化苯乙烯液相催化重排制备苯乙醛

摘要

苯乙醛是一种重要的有机中间体,被广泛应用于芳香剂、药物、杀虫剂等多种精细化学品的工业生产中。目前,苯乙醛的主要生产工艺采用固定床氧化苯乙烯重排反应,存在的问题是产物易发生聚合积碳,导致催化剂失活。为此,本文研究了液相条件下氧化苯乙烯的催化重排反应。
　　本文以HZSM-5分子筛为催化剂,选取N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、甲醇、乙醇、丙酮、1,2-二氯乙烷、甲苯和环己烷为溶剂,探究了不同性质的溶剂及不同硅铝比的HZSM-5催化剂对该反应的影响。此外,选取反应温度、反应时间、催化剂用量、溶剂用量为氧化苯乙烯液相重排反应的影响因素,以苯乙醛的产率为响应值,采用2IV4-1部分因子实验设计方法,对反应条件进行了优化。
　　结果表明:极性最大的N,N-二甲基甲酰胺溶剂极易吸附在分子筛表面,导致催化剂失活,使反应不能进行;极性较弱的甲醇、乙醇和丙酮溶剂,加快了重排反应的速率,但易与苯乙醛反应生成副产物;弱极性和非极性溶剂性质稳定,能有效抑制催化剂积碳失活,并在一定的反应温度下,提高了重排反应的速率,其中,1,2-二氯乙烷最适合作为氧化苯乙烯液相重排反应的溶剂。选取1.2-二氯乙烷为溶剂,进一步研究硅铝比为25、38、50和80的HZSM-5分子筛的催化活性后,结果表明酸性较强的低硅铝比催化剂(Si/Al=25),初始催化活性最高,但易发生聚合反应,降低了产物收率。相反,酸性较弱的高硅铝比分子筛(Si/Al=80),表现出很好的催化氧化苯乙烯重排反应的性能,苯乙醛收率可达90％以上。部分因子实验设计得到的最佳反应条件:反应温度为80°C、反应时间为1h、HZSM-5(Si/Al=80)用量为3g、1,2-二氯乙烷用量为40mL时,苯乙醛产率最高,可达96.3%。

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第一章 文献综述

1.1 引言

1.2 苯乙醛的性质

1.3苯乙醛的生产工艺

1.4 氧化苯乙烯催化重排制备苯乙醛

1.5 溶剂对化学合成反应的影响

1.6 实验设计在反应条件选择中的应用

1.7 本文的研究内容

第二章 实验方法

2.1 原料与试剂

2.2 催化剂预处理

2.3 催化剂表征

2.4 定性分析

2.5 定量分析

2.6 数据处理

第三章 溶剂对氧化苯乙烯液相重排制备苯乙醛反应的影响

3.1 实验方法

3.2 实验结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 不同硅铝比HZSM-5分子筛的催化活性

4.1 实验方法

4.2 实验结果与讨论

4.3 本章小结

第五章 部分因子实验设计在氧化苯乙烯液相重排反应中的应用

5.1 实验设计

5.2 氧化苯乙烯液相重排反应实验设计

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文情况

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