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《陕西师范大学》 2007年
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电化学催化氧化对二甲苯和烷基化苯胺

赵俊  
【摘要】: 对二甲苯的氧化物和苯胺的烷基化物是最重要的化工初级原料,主要用于合成一些药物、染料、农药等的重要中间体。但以往的对二甲苯氧化方法不仅需要较高的温度(100℃-380℃),而且还在醋酸作溶剂的条件下进行,不仅有溶剂的损耗,还污染环境,并且反应时间长。苯胺烷基化的反应条件也比较苛刻,温度较高,通常要求在100℃-400℃之间,有的还要在高压下进行,并且反应时间也较长,生产效率低。本研究采用电化学催化在室温条件下就可以进行上述两种反应,以过渡金属作为催化剂,氧化反应和烷基化反应在液相中可以顺利进行,反应所需时间短,条件温和。 本文的第一章对对二甲苯的氧化技术概况、苯胺的烷基化技术概况以及清洁的电化学有机合成技术概况进行了综述。简单的介绍了对二甲苯氧化的主要产物对二苯甲酸和对二苯甲醛的合成技术概况,以及苯胺烷基化的主要产物N-甲基苯胺和N,N-二甲基苯胺的合成技术概况。重点介绍了电化学有机合成技术的发展、特征、类型及其应用。基于对电化学有机合成的认识和文献中相关研究的现状,本文的第二、三章设计制作了反应容器,对对二甲苯和苯胺分别顺利地进行了电化学催化氧化和烷基化。以过渡金属铜、钴、锌改性的高岭土作为催化剂在氧化和烷基化反应中分别形成固定床和浆态床进行液相合成反应。考察了电解时间、电解液初始pH值、催化剂中金属元素数、催化剂中金属盐类对反应的影响。采用紫外分光光度计对反应进行跟踪,便于对反应的控制;采用红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射和X-射线光电子能谱对催化剂进行了表征,初步了解了催化剂中金属元素在催化过程中价态的变化,丰富了实验数据,也为反应机理的推测做了说明;采用气—质联用对最终产物的选择性做了分析,由其数据结果发现,多金属催化剂的催化效果要比单金属催化剂的好,此外,电解液初始pH值对反应有较大的影响;结合催化剂数据、气—质联用图谱和文献资料对反应机理做了推测。本文第四章采用汽油辛烷值测定仪对产物加入汽油的辛烷值做了测试,对产物作为汽油添加剂的应用做了初步的评价。 本文对对二甲苯和苯胺分别顺利地进行了电化学催化氧化和烷基化。此种对对二甲苯的氧化和对苯胺的烷基化方法在查阅文献中未见报道。该方法在室温下就能进行,反应条件温和,避免了高温高压使操作更安全,工艺简单,反应所需时间短,不需要其它有机溶剂,成本低且清洁而无污染。产物作为汽油添加剂有一定的应用前景。
【学位授予单位】:陕西师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O621

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