修饰化硅胶负载磷钨酸催化剂的制备及其应用

【摘要】： 本论文由以下四个部分组成： 第一部分，综述了杂多酸(盐)催化剂的发展历史和研究现状，介绍负载杂多酸常用的载体以及不同载体负载杂多酸(盐)催化剂的在有机合成中的应用。提出了杂多酸(盐)催化剂在今后的发展方向和研究重点、选题意义和研究内容。 第二部分，以γ-氨丙基三乙氧基硅烷修饰化硅胶(M-SiO_2)为载体制备12-磷钨酸(H_3PW_(12)O_(40)，HPW)催化剂(HPW／M-SiO_2)，考察制备条件对HPW／M-SiO_2催化剂制备的影响，运用IR，XRD，TG-DSC，n-C_4H_9NH_2电位滴定等测试技术进行了催化剂表征，实验结果表明，在选择的制备条件下，可制备负载量55％的HPW／M-SiO_2催化剂。在HPW／M-SiO_2催化剂中，磷钨酸(HPW)以无定型晶体状态的铵盐形式存在，并保持其Keggin结构不变；HPW／M-SiO_2催化剂仍属强酸性催化剂，但其酸强度和酸量均小于磷钨酸。当温度大于250℃，HPW／M-SiO_2催化剂开始分解，其分解过程为硅胶表面功能化修饰基团先分解，随后磷钨酸铵盐分解。 第三部分，首次将修饰化硅胶固载磷钨酸催化剂应用于扁桃酸的酯化反应。考察了反应的各个因素对反应的影响，对工艺条件进行优化。扁桃酸2g，催化剂用量0．22g，甲醇10mL，回流温度下反应14h，转化率达到86．7％，催化剂重复使用6次，催化效果基本未发生变化，具有较好的重复使用性。 第四部分，首次将修饰化硅胶负载磷钨酸催化剂应用于苯甲酸乙酯的合成。考察反应的各个因素对反应的影响，对工艺条件进行了优化。酯化合成的最佳反应条件为：n(酸)：n(醇)=1：4，反应时间10h，催化剂用量为苯甲酸质量的10％，酯化产率可达88％。催化剂重复使用十次效果没有任何的降低，大大提高了催化剂的寿命，降低了生产成本，具有很好的应用价值。