【摘要】：烷基蒽醌是重要的精細(xì)化工中間體,是合成蒽醌系染料的主要原料,也用作合成過氧化氫的催化劑。它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的位置,具有重要的工業(yè)價(jià)值。其中,2-戊基蒽醌(2-AAQ)因在過氧化氫生產(chǎn)中穩(wěn)定性高、工作液相容性好、催化效能高而表現(xiàn)出更優(yōu)的性能。2-AAQ還是生產(chǎn)超純雙氧水(H_2O_2)、降解樹脂、染料和感光化合物的主要中間體和原料。傳統(tǒng)2-AAQ的生產(chǎn)采用工藝是:Lewis酸(AlCl3)催化2-戊基苯和苯酐的Friedel-Crafts酰基化反應(yīng)合成中間體2-(4′-戊基苯甲�；�)苯甲酸(ABB),再以濃硫酸或發(fā)煙硫酸催化ABB脫水閉環(huán)合成2-AAQ。但該工藝產(chǎn)生大量廢酸,不僅腐蝕設(shè)備,還污染環(huán)境。因此,開發(fā)出一條新型的催化工藝路線,實(shí)現(xiàn)2-AAQ的綠色合成具有廣闊的應(yīng)用前景。本課題采用環(huán)境友好的固體酸催化劑—沸石分子篩,替代傳統(tǒng)的濃硫酸催化劑催化ABB脫水縮合反應(yīng)合成2-AAQ。通過不同類型固體酸催化劑催化性能的篩選結(jié)果表明H-Beta沸石分子篩更利于反應(yīng)的進(jìn)行,通過對(duì)其改性和工藝條件的優(yōu)化,使2-AAQ的選擇性達(dá)到99.2%,ABB的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.5%。以上解決了催化劑無法再使用、反應(yīng)后催化劑與產(chǎn)物分離困難等問題,為2-AAQ的生產(chǎn)開辟了一條新的綠色工藝。此外,我們嘗試用負(fù)載型催化劑替代傳統(tǒng)的Lewis酸催化劑來催化戊基苯和苯酐的Friedel-Crafts�；磻�(yīng)合成ABB,結(jié)果表明該酰基化反應(yīng)合成出的ABB產(chǎn)量較低,生產(chǎn)工藝還有待于進(jìn)一步優(yōu)化。具體研究?jī)?nèi)容如下:1.使用廉價(jià)的硅藻土為硅源和鋁源通過水熱合成法合成催化劑Beta沸石分子篩�？疾炝四z組成、H_2O用量、晶化時(shí)間、晶化溫度等對(duì)合成Beta沸石分子篩的影響,并將其應(yīng)用于催化ABB的脫水環(huán)合反應(yīng)中合成2-AAQ。2.H-Y、H-ZSM-5、H-Beta、磷鎢酸、磷鉬酸、蒙脫土等固體酸催化劑的催化性能對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,H-Beta沸石分子篩在ABB脫水閉環(huán)合成2-AAQ工藝中表現(xiàn)出更優(yōu)的催化性能,ABB的轉(zhuǎn)化率及2-AAQ的選擇性均大于其他類型的固體酸催化劑。3.有機(jī)酸(檸檬酸)改性的H-Beta沸石分子篩作催化劑對(duì)ABB脫水環(huán)合合成2-AAQ反應(yīng)的催化效果優(yōu)于以CeCl_3·7H_2O和ZrOCl_2·8H_2O改性作催化劑時(shí)的催化效果。經(jīng)檸檬酸改性后的H-Beta沸石分子篩的催化性能受離子交換次數(shù)的影響,隨著交換次數(shù)的增多,總酸量減少,弱酸的相對(duì)含量減少,強(qiáng)酸的相對(duì)含量增加,催化性能得到提高,以交換2次效果最佳。通過單因素實(shí)驗(yàn)工藝優(yōu)化得到最佳的反應(yīng)條件是:催化劑用量為原料量的28.6%,反應(yīng)溫度280℃,反應(yīng)時(shí)間1.5h,采用高效液相色譜面積歸一化法計(jì)算得到ABB的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98.5%,2-AAQ選擇性達(dá)到99.2%。4.催化劑的活性穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,催化劑重復(fù)使用3次后催化效果明顯下降。催化劑經(jīng)高溫焙燒再生后ABB的轉(zhuǎn)化率能達(dá)到97.7%,2-AAQ的選擇性也在84.3%以上,可使催化性能得到恢復(fù)。5.改性后的Beta沸石分子篩催化劑經(jīng)XRD、SEM、TG、IR、NH3-TPD、BET等手段進(jìn)行表征。6.水洗酸洗工藝得到中間體ABB,柱層析分離得到產(chǎn)物2-AAQ,經(jīng)IR、1H NMR、13C NMR測(cè)定證實(shí)是中間體ABB及目的產(chǎn)物2-AAQ。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O643.36;TQ244.63

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本文編號(hào)：2330029