相转移催化H_2O_2环氧化环己烯合成环氧环己烷的研究

【摘要】：本课题为河南省杰出人才创新基金资助项目(编号：0121001900)内容之一。 本文采用我国有着较大原料供应的过氧化氢(H_2O_2)为环氧化剂，开展环己烯的“绿色”环氧化研究。主要开展了如下几方面工作： 1．以Keggin型磷钼酸、磷钨酸为阴离子源，以具有不同有效碳原子数的季铵盐为反荷阳离子，设计并合成出了一系列杂多酸季铵盐，用元素分析、红外光谱等技术进行了表征，检测表明所合成的杂多酸季铵盐酸根部分均保持了Keggin型结构特点； 2．以杂多酸季铵盐为催化剂，Mo(Ⅵ)或W(Ⅵ)为催化活性组分，用于催化H_2O_2分解反应，考察了不同结构的杂多酸季铵盐对催化H_2O_2分解反应活性的影响，结果表明催化分解H_2O_2反应表观皆为零级反应，所合成的大多数催化剂9小时催化H_2O_2分解量均低于4％； 3．将所合成的杂多酸季铵盐用于催化H_2O_2环氧化环己烯反应，对其催化性能进行评价。利用气相色谱采用内标法进行定量分析，结果表明：H_2O_2转化率接近于理论值，产品选择性高达80％； 4．对反应的主要影响因素进行了考察，如反应时间、温度，环己烯与H_2O_2物料配比，催化剂种类及用量，助催化剂种类及用量，溶剂种类及用量等。为考察各因素之间存在着的交互影响，两次采用正交实验技术对反应条件进行优化，所优化出的较佳合成条件(以0.04molH_2O_2计)为：反应温度：35℃；反应时间：1.5h；催化剂[(CH_3)_2(C_18H_37)(CH_2Ph)N]_3PW_12O_40，0.96g；n(C_6H_10)：n(H_2O_2)=2.2：1；溶剂氯仿，35mL；助催化剂B，0.55g。上述条件下，重复实验环氧环己烷收率均大于80％。 本研究工作的特点在于： 1．用“绿色”氧化剂H_2O_2进行环己烯的环氧化反应，其还原产物为水，无有毒、无有害物质，不会给环境带来新的污染，为“绿色”合成过程； 2．采用相转移催化法，解决了在以H_2O_2为环氧化剂时存在的环氧环己烷易于水解的部分技术难题； 3．本文较系统地考察了不同有效碳数的杂多酸季铵盐(包括Mo、W两个系列)的催化H_2O_2环氧化环己烯的性能，并以有效碳数的差异作为同一系列不同种催化剂催化性能差异的根源，设计、研究催化剂构效关系；