活性炭负载磷钨酸催化合成环己酮乙二醇缩酮.doc

活性炭负载磷钨酸催化环己酮乙二醇缩酮的制备
摘要:以活性炭负载磷钨酸为催化剂,对于以环己酮和乙二醇为原料合成环己酮乙二醇缩酮进行了研究。本实验研究了带水剂用量和催化剂用量对产物收率的影响。实验结果表明,当n (环己酮) ∶ n (乙二醇) = 1∶,,带水剂为10mL时,产量最高,产率达72%。
关键词:环己酮;乙二醇;环己酮乙二醇缩酮;活性炭负载磷钨酸;催化
1 前言

缩酮是性能很稳定的重要化合物,在有机合成上通常用于保护邻二羟基或作为反应的中间体[1]。而缩酮又有优于母体酮的花香果香香气、留香持久和香气类型多等特点,可用于多种有机合成和日用香精配方[2]。环己酮乙二醇缩酮具有薄荷香气,在食品、酒类、饮料和化妆品等生产中常用来做调香剂。传统合成方法是在无机酸催化下由环己酮与乙二醇合成[3],该法副反应多、产品纯度不高、设备腐蚀严重且污染环境。目前,新型环境友好绿色催化剂的开发研究日益受到关注。近年来,文献报道固体超强酸[4-5]、固载杂多酸[6] 和分子筛[7] 等催化剂对缩酮合成具有良好的催化作用。随着人们生活水平的提高,对香精和食品的质量以及环境保护提出了越来越高的要求,研究和开发合成缩酮的方法具有重大意义。
文献综述
随着合成缩酮方法的不断发展,一系列更简便,更环保的方法崭露头角。下面就合成环己酮乙二醇缩酮的研究情况进行综述与评价:
无机酸及其盐作为催化剂合成缩酮
三氯化铁催化合成环己酮乙二醇缩酮的适宜条件是:n (环己酮) ∶ n (乙二醇) = 1∶, , 带水剂环己烷的用量为50mL,反应时间为120min, 环己酮乙二醇缩酮收率可达77. 3%。三氯化铁是合成环己酮乙二醇缩酮的良好催化剂,由于它使用方便,对环境无污染,可望得到广泛应用。但FeCl3·6H2O易吸潮,难以保存。
硫酸铜催化合成环己酮乙二醇缩酮的适宜条件是:n (环己酮) ∶ n (乙二醇) = 1∶, , 带水剂环己烷的用量为50mL,反应时间为120min, 环己酮乙二醇缩酮收率可达70. 7%。
以四水氯化锰催化环己酮和乙二醇脱水合成乙二醇缩酮。确定的最佳反应条件为:n(环己酮):n(乙二醇) =110:117,四水氯化锰的用量为环己酮和乙二醇总质量的12%,,%[8]。
以铝交联蒙脱土作为催化剂合成缩酮
以铝交联蒙脱土催化合成环己酮乙二醇缩酮的适宜条件为:n(环己酮):n(乙二醇)=1:1
.5,催化剂用量为反应物料总质量的2% ,加人带水剂环己烷为反应物料总质量的20%, h,环己酮乙二醇缩酮的收率可达74%。以铝交联酸化蒙脱土为催化剂合成环己酮乙二醇缩酮具有良好的催化活性,催化剂用量少,环己酮乙二醇缩酮收率较高,无废酸排放,有益于环保,工艺流程简单,但催化剂循环使用性能尚需提高。
分子筛催化合成缩酮
分子筛催化合成缩酮。催化剂为分子筛。催化剂的制法为,将沸石原粉与NH4Cl水溶液于80℃交换4h,水洗,烘干,然后于550℃焙烧4h,重复三次,得到分子筛催化剂。合成缩酮方法为,一定量酮、醇、甲苯,加热回流搅拌,使反应产生的水与共沸剂甲苯共沸蒸出,至无水再进入分水器(约2h)。%。此方案中催化剂制备方法较难,甲苯具有毒性,且温度要求较高。
有机酸催化合成缩酮
氨基磺酸是一种价廉易得的稳定固体。反应后以结晶析出,沉于反应液下,易与反应液分离,易回收,操作方便,分离出催化剂仍具有重复催化作用,是合成酯的良好催化剂[9]。以氨基磺酸为催化剂合成环己酮乙二醇缩酮的最佳工艺条件是:,n(环己酮):n(乙二醇)=:,催化剂氨基磺酸的用量为环己酮质量的2%,共沸剂环己烷用量为20mL,,%。
活性炭负载对甲苯磺酸催化微波合成环己酮乙二醇缩酮的适宜条件是:n (环己酮) ∶ n (乙二醇) = 1∶, 催化剂用量为反应物料总质量的0. 75%, 微波功率为450W,辐射时间为4min,%。该反应具有操作简单、反应速度快、不用溶剂、催化剂可回收重复使用和节能等特点,符合绿色有机合成的要求,具有一定的工业使用价值,但反应后处理会有些麻烦。
树脂作为催化剂合成缩酮[10]
离子交换树脂催化合成环己酮乙二醇缩酮的适宜条件是:n (环己酮) ∶ n (乙二醇) = 1∶, , 带水剂环己烷的用量为50mL,反应时间为2h, %