试析羰基钴化合物催化环氧乙烷氢酯基化反应研究

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1、青岛科技大学硕士学位论文羰基钴化合物催化环氧乙烷氢酯基化反应研究姓名：李娟申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：吕志果20090420青岛科技大学研究生学位论文羰基钴化合物催化环氧乙烷氢酯基化反应研究摘要本论文主要对环氧乙烷氢酯基化反应性能进行了研究，把自制的八羰基钴、四羰基钴钾及羰基钴功能化离子液体催化剂用于环氧乙烷(E0)氢酯基化制3．羟基丙酸甲酯(3．HPM)，考察了不同催化剂的催化反应性能。以EO、甲醇(MeOH)和一氧化碳(C0)为原料，C02(CO)8为催化剂，咪唑为促进剂对合成3-HP

2、M进行了研究，考察了反应温度、压力、EO的加入量等工艺条件对EO转化率和目的产物3-HPM选择性的影响，确定的适宜反应条件为：反应温度80℃、CO压力4．0MPa、时间12h、n(MeOH)：n(咪唑)：n(EO)=4．63：1．37：l，EO转化率91．69％，3-HPM的选择性达到82．26％。将在四氢呋哺溶剂中用硼氢化法常温常压合成的四羰基钴钾(KCo(CO)4)成功应用于催化EO、CO和MeOH氢酯基化制备3-HPM的反应。用红外光谱(液膜法)对其表征，发现在1899．93cm以有一强吸收峰，证

3、实Y[Co(CO)4】。的存在；通过考察反应温度、CO压力及反应时间等因素对反应结果的影响，确定在反应温度75℃、CO压力3．7MPa、反应时间为10h较佳的反应条件下EO转化率为98．36％，3-HPM选择性为87．54％。较佳工艺条件下对催化剂KCo(CO)4的重复使用性进行考察，催化剂使用两次还可以保持较高活性，但是第三次以后3-HPM的收率就明显下降。合成了一系列的1．烷基．3．甲基咪唑室温离子液体和羰基钴功能化离子液体。通过表征确定其结构以及密度、粘度、熔点及热稳定性，这些性质随着烷基链长度和

4、阴离子的变化而改变。对于1．烷基．3．甲基咪唑阳离子，增加烷基链的长度引起了离子液体粘度的增加，相反地，密度减小。热分析表明离子液体的热分解温度很高。对羰基钴功能化离子液体[C6H5CH2mim][Co(CO)4】的合成、表征进行了研究，采用[C6HsCH2mimiCl和KCo(CO)4在温和条件下合成了[C6HsCHzmim][Co(CO)4】；采用核磁共振氢谱和红外光谱分别表征了羰基钴功能化离子液体中[C6HsCH2rnim]+和[Co(C0)4】．(1884．46cm以有一强红外吸收峰)。将[C6

5、HsCH2mim][Co(CO)4]应用于催化EO、CO和MeOH氢酯基化制备3-HPM的反应中，在反应温度75℃、CO压力3．7MPa、反应时间为10h的较佳反应条件下，3-HPM收率可达90．8％。对促进剂做了考察，从EO的转化率和3-HPM的选择性来看，咪唑优于三苯基膦。羰基钴化合物催化环氧乙烷氢酯基化反应研究关键词：羰基钻功能化离子液体环氧乙烷氢酯基化3．羟基丙酸甲酯Il青岛科技大学研究生学位论文STUDYONHYDROESTEIUFICATION0FETHYLENEOXIDECATALYZED

6、BYCARBONYLCOBAI』COMPOUNDSABSTRACTThispapermainlystudiedthehydroesterificationofethyleneoxide(EO)，investigatingthecatalyticperformanceofC02(CO)s，potassiumtetracarbonylcobaltate(KCo(CO)4))and【C6H5CH2mim][Co(CO)4]inthesynthesisofmethyl3-hydroxpropanate(3-HP

7、M)．。3-HPM．waspreparedfromEO，methanol(MeOH)andcarbonmonoxide(CO)，catalyzedbyC02(CO)swithimidazoleaspromoter．Theinfluencesofreactionconditions，e．g．reactiontemperature，pressure，amountofEOontheconversionandselectivitywereinvestigated．Theoptimizedreactioncond

8、itionswerefollowing：reactiontemperature800C，COpressure4．0MPa，reactiontime12h，n(MeOH)：n(imidaxole)：n(EO)=4．63：1．37：1，theconversionofEOandtheselectivityof3-HPMwere91．69％and82．26％respectively．KCo(CO)4wassynthesizedinthepresen