离子交换树脂负载型催化剂催化合成二氢月桂烯醇的研究

摘要

二氢月桂烯醇(DHMOH)是国际上用量最大的香料品种之一，具有强烈的新鲜花香和白柠檬样果香。其合成方法主要有间接水合法和直接水合法。传统工业化生产采用以H2SO4为催化剂的间接水合法来制取。该方法生产周期长，并对环境和设备具有极大危害。近年来研究热点是固体酸催化二氢月桂烯(DHM)一步水合制备二氢月桂烯醇，但存在DHM转化率不高以及催化剂利用率较低等问题，不利于工业应用。 本文对负载型固体酸催化剂的制备工艺，以及该型催化剂应用于二氢月桂烯醇催化合成的工艺条件进行了研究。 选用大孔强酸性阳离子交换树脂作为载体，采用反应法分别负载不同活性组分(金属离子)制得负载型固体催化剂，用于二氢月桂烯醇的催化合成。实验结果表明：离子交换树脂负载金属离子制得的负载型催化剂对二氢月桂烯水合反应具有较高的催化活性；由相关基本参数和基础数据测定可知：D61型树脂满足工业固体催化剂的要求；SnCl4/D61水合催化剂活性最高。本文进一步探讨了负载型催化剂SnCl4/D61的制备时间、温度、四氯化锡用量等对水合反应转化率和选择性的影响，并通过红外光谱等分析手段对新型催化剂的结构进行了分析，表明存在新强酸中心的络合基团。 通过单因素多水平实验，确定SnCl4/D61催化合成二氢月桂烯醇的适宜工艺条件为：反应物料配比V(DHM)：V(H2O)：V(异丙醇)=10:20:20，催化剂用量为12g，反应时间为36 h，DHM转化率达98.7％，DHMOH的选择性为96.4％，产物中DHMOH的收率为89.9％。 在适宜反应条件下，通过实验将D61与SnCl4/D61在对水合反应的催化活性、金属离子存在下的稳定性和使用寿命三方面进行对比，结果表明：SnCl4/D61具有较高的催化活性，当催化剂的用量为12g二氢月桂烯，反应时间为36h时，水合反应的转化率可达98.7％；相同金属离子存在条件下，SnCl4/D61因为存在新的酸性中心不会被阳离子交换而失活；重复使用八次后，SnCl4/D61的催化活性并未明显降低，水合反应的转化率仍能达到90％以上。

目录

文摘

英文文摘

声明

前言

第一章 文献综述

1.1选题背景和意义

1.2二氢月桂烯(DHM)

1.2.1 DHM的性质

1.2.2 DHM的合成

1.2.3二氢月桂烯的用途

1.3二氢月桂烯醇(DHMOH)

1.3.1 DHMOH的性质

1.3.2 DHMOH的生产工艺和研究现状

1.3.3二氢月桂烯醇的用途

1.4水合反应催化剂的研究动态

1.5本课题研究目标、意义和技术关键

第二章 催化剂的制备与筛选

2.1水合催化剂活性组分的选择

2.2水合催化剂的载体

2.2.1阳离子交换树脂

2.2.2树脂作催化剂载体的基本要求

2.2.3 D61型树脂的基础数据及其测定

2.3负载型固体催化剂的制备

2.3.1原料与试剂

2.3.2强酸性阳离子交换树脂负载型催化剂的制备

2.4催化剂的筛选

2.4.1催化剂筛选的目标函数

2.4.2树脂负载型催化剂催化水合反应研究

2.5 SnCl4／D61制备因素对催化性能的影响

第三章 实验部分

3.1实验原理

3.1.1水合反应方程式

3.1.2水合反应机理

3.2实验原料、药品及试剂

3.2.1实验原料

3.2.2实验药品及试剂

3.3实验设备与仪器

3.4实验装置

3.5实验步骤

3.6分析方法的建立

3.6.3原料与产物组成分析

3.6.4产物结构分析

3.6.5定量分析方法的建立

3.7实验操作条件和方案的确定

3.8二氢月桂烯的转化率和二氢月桂烯醇选择性的计算

第四章 实验结果与讨论

4.1产物分析

4.1.1产物的定性分析

4.1.2产物的定量分析

4.2单因素多水平实验结果

4.2.1.催化剂用量的影响

4.2.2反应物料配比的影响

4.2.3反应时间的影响

4.2.4本节结论

4.3 SnCl4／D61催化剂性能研究

4.3.1 D61型树脂负载SnCl4前后酸强度变化

4.3.2催化剂SnCl4/D61的红外表征

4.3.3 D61与SnCl4／D61催化活性的比较

4.3.4金属离子对催化剂D61与SNCl4／61催化活性的影响

4.3.5 SnCl4／D61催化剂的稳定性考察

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢