固体酸催化剂的应用进展.doc

绿色化学论文 论固体酸催化剂的应用进展  目 录 目 录 1 引言 2 关键词： 2 摘 要： 2 1 固体酸催化剂的定义与分类 2 1.1定义 2 1.2分类 3 2 固体酸催化剂在缩醛(酮)合成中的应用 3 2.1 固体酸催化合成缩醛(酮)类化合物 3 2.2缩醛(酮)化的固体催化剂研究进展 3 3 不同类型的固体酸在合成缩醛(酮) 4 3.1硅铝酸盐类 4 3.2 固体超强酸类 4 3.3 杂多酸类 5 3.4　离子交换树脂 5 4 固体酸催化剂的发展前景 5 5 固体催化剂应用遇到的主要问题 5 参考文献 6 引 言 长期以来工业上酯化反应多采用硫酸催化剂,由于其强氧化性和腐蚀性,造成副产物多,聚合现象严重,而且严重腐蚀设备,反应结束后催化剂硫酸与反应产物难分离,产物要经过中和,水洗,干燥等,后处理工艺复杂,对环境污染严重等缺点。为了克服上述弊病,目前国内外正在研制非酸催化剂或固体酸催化剂用于酯化反应,实现均相反应多相化,反应结束后,催化剂和产物分为两相,实现催化剂回收和循环使用,达到了既有利于充分利用资源又有利于环境友好的目的。与液体酸催化剂相比，固体酸催化反应具有明显的优势，固体酸催化在工艺上容易实现连续生产，不存在产物与催化剂的分离及对设备的腐蚀等问题。并且固体酸催化剂的活性高，可在高温下反应，能大大提高生产效率。还可扩大酸催化剂的应用领域，易于与其他单元过程耦合形成集成过程，节约能源和资源。 关键词： 固体酸催化剂;固体超强酸;杂多酸;缩醛（酮） 摘 要： 通过固体孙催化剂在有机合成反应中的应用，说明固体酸催化剂的优越性，介绍了固体酸催化剂技术应用的进展，指出了固体酸催化剂应用存在的主要问题 1 固体酸催化剂的定义与分类 1.1定义 一般而言，固体酸可理解为凡能碱性指示剂改变颜色的固体，或是凡能化学吸附碱性物质的固体。按照布朗斯泰德和路易斯的定义，则固体酸是具有给出质子或接受电子对能力的固体。 1.2分类 天然黏土矿物 (高岭土、漂白土、沸石及粘土） 负载型 （（H2SO4、H3PO4)负载在氧化硅、石英砂或硅藻土上） 阳离子交换树脂 活性炭 （焦炭经573K热处理） 金属氧化物和硫化物 （ZnO、CdO、Al2O3 等） 金属盐 （MgSO4、CdSO4、TiCl3等） 复合氧化物 （SiO2-(Al2O3、TiO2、MgO、V2O5）） 超强酸 （HZSM-5沸石） 2 固体酸催化剂在缩醛(酮)合成中的应用 2.1 固体酸催化合成缩醛(酮)类化合物 缩醛(酮)类化合物具有优于母体醛(酮)香气,性质较醛(酮)稳定,因而深受广大调香人员的重视,常用于酒类、软饮料、冰淇淋、化妆品等的调香和定香。在有机合成中,常用缩醛(酮)保护羰基,缩醛(酮)还是有机合成的反应中间体;环状缩醛在光或自由基引发剂存在下,与一些含特殊官能团的烯烃发生自由基加成反应,能够制备常规方法难以制备的酯类化合物。缩醛(酮)在工业中的用途很广,甲缩醛可用来制造阴离子交换树脂,氧化制取高浓度甲醛,制造聚缩醛树脂等。可见,研究和开发合成缩醛(酮)的简便方法具有一定的积极意义。醛(酮)转化成缩醛(酮)必须在酸催化作用下才能顺利进行。固体酸中心和均相催化酸中心在本质上是一致的,而固体酸催化剂具有易分离回收、易活化再生、高温稳定性好、便于化工连续操作、且腐蚀小的特点,所以,研究和开发固体酸在催化合成缩醛(酮)中的应用具有更实际的意义。 2.2缩醛(酮)化的固体催化剂研究进展 等)为催化剂,工业上采用的是浓硫酸,缩醛(酮)产率60%～70%。由于液体酸具有强酸性,在反应中常发生脱水等副反应,导致产品精制麻烦,还存在三废和腐蚀问题。而固体酸具有上述的优点,因此,仅从环保角度看,固体酸代替液体酸催化剂已成必然。本世纪60年代初,固体酸催化剂已开始用于有机合成。用固体酸催化合成缩醛(酮)的研究开始于70年代末,所用固体酸为未经处理改性的天然固体酸,酸中心强度分布范围太宽,低温活性差,选择性差。随着X-衍射、红外光谱、核磁共振谱等测试技术的提高,对催化剂酸中心的结构与本质有了初步的认识之后,改性的蒙脱土、分子筛、离子交换树脂、固体超强酸、杂多酸、高分子负载型Lewis酸、无机盐类等广泛用于合成缩醛(酮)类的研究,其应用示例见下文。 3 不同类型的固体酸在合成缩醛(酮) 3.1硅铝酸盐类 100%的转化成缩酮。近