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铼催化邻二醇脱氧脱水制备烯烃的研究

孙慧敏  
【摘要】:邻二醇的脱氧脱水(DODH)生成烯烃的反应是生物质源平台分子催化转化制备化学品和液体燃料的重要方法之一,相对于目前普遍采用的高温热解、酸催化脱水和氢解反应等生物质转化技术,金属催化的DODH反应具有反应条件简单,资源利用率高,环境污染少等优点。尽管近年来该反应的研究已经取得很大进展,但仍然处于初级阶段,目前仅有少数贵金属催化剂能催化邻二醇的脱水脱氧生成烯烃的反应,并且存在催化剂用量较大、价格昂贵、难以分离和重复利用等弊端。因此,开发新的DODH反应过渡金属催化体系具有重要意义。本文筛选了邻二醇DODH反应的过渡金属催化剂,重点研究了铼催化的邻二醇DODH反应,发展了一种新的高铼酸咪唑啉盐催化的邻二醇脱氧脱水反应的催化体系。(1)合成了一系列MoO2(acac')2型催化剂,通过对反应条件的详细优化,在使用MoO2(acac)2做催化剂时,以32%的产率实现了邻二醇到烯烃产物的转变;(2)合成了9种新的高铼酸咪唑盐和咪唑啉盐催化剂,以1,2-十四碳二醇为模型底物进行DODH反应,发现不同阳离子的高铼酸盐表现出不同的催化活性,表明阳离子的结构对催化活性起到显著的调节作用。其中以高铼酸1,3-(2,6-二异丙基苯基)咪唑啉盐为催化剂时产率最高,使用2.5 mol%的催化剂产率达到85%;(4)以高铼酸1,3-(2,6-二异丙基苯基)咪唑啉盐为催化剂,筛选了还原剂、溶剂等反应条件,拓展了底物。实验结果表明,以三个当量的3-辛醇为还原剂,氯苯为溶剂,在氩气环境下,180℃反应24 h~60 h,不同长度碳链和官能团的邻二醇可以中等到良好的产率得到相应的烯烃产物(41~85%),反应后催化剂可以回收重复使用;(5)高铼酸盐催化剂回收重复使用,反应产率为55%,用核磁共振数据和X-单晶衍射数据表征了其结构,反应前后结构未发生改变。但是反应后的催化剂中含有结晶水,可能是导致产率降低的原因之一。


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