甲苯液相选择氧化制备苯甲醛反应的研究.pdf

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1、分类号学校代码10542密级学号—200812—020078甲苯液相选择氧化制备苯甲醛反应的研究StudiesontheLiquid—-phaseSelectiveOxidationofToluenetoBenzaldehyde研究生姓名指导教师姓名、职称学科专业研究方向孟利芬毛丽秋教授有机化学有机催化湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年五月摘要删I『『I『啪舢Ⅲ舢舢舢ⅢⅢ0Y1912169甲苯氧化反应的产物苯甲醛是重要的有机合成中间体。与气相氧化法相比，甲苯液相氧化法反应条件温和清洁，且易于工业化，寻找合适的催化剂是目前的研究方向，用于甲苯选择性氧化反

2、应的催化剂种类很多，其中最常用的是钒基催化剂。本论文设计并制备了一系列复合及负载型催化剂，优化了反应条件，考察了催化剂的反应性能，并对反应机理进行了初步探讨。主要内容如下：(1)研究了过渡金属盐催化剂对甲苯的液相选择性氧化反应的催化性能。制备了一系列的M—VPO复合催化剂，用固体紫外、X．射线衍射、扫描电镜对催化剂的结构进行了表征。考察了不同的VPO复合催化剂对甲苯液相氧化反应的催化性能。(2)以Co—VPO为催化剂，对常压下甲苯液相H202选择氧化制备苯甲醛的反应进行了研究。考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、H202用量、溶剂用量等因素对反应的影响。结果

3、表明：在单金属M．VPO系复合催化剂中，Co．VPO在甲苯液相氧化反应中表现出优良的催化性能，在催化剂用量为0．4g，助催化剂N扭r用量为0．2g，反应温度为90℃，反应时间为4h，H202用量为12mL，溶剂用量为15mL的条件下，甲苯的转化率可达19．8％，苯甲醛的选择性为60．4％。采用正交试验设计法对反应条件进行了优化。(3)制备了一系列的M1．M2．VPO复合催化剂，并考察了其对甲苯液相选择性氧化反应的催化性能，结果表明，当以Fe．Co．VPO为催I化剂，甲苯的转化率为22．3％，此时苯甲醛的选择性为71．5％。(4)制备并考察了负载型金属氧化物催化

4、剂催化的甲苯液相氧化反应。结果表明，负载型金属氧化物催化剂对甲苯液相氧化反应的催化性能较差。(5)甲苯液相氧化反应是自由基机理，包括链引发、链增长、_链终止：以‘。Co．vPo为催化剂，C03+离子可加速反应体系中过氧化氢+．’驴·物的分解，加速自由基的产生，有效地缩短了反应的诱导期。关键词：甲苯；液相氧化；双氧水；苯甲醛；VPO复合催化剂IIABSTRACTBenzaldehydeisanimportantintermediateinorganicsynthesisastheproductoftolueneoxidation．Comparedwithgas—

5、phaseoxidation，liquid-phaseoxidationoftolueneisamildandcleanroute，andeasytoindustrialize．Screeningappropriatecatalystsisbecomingfocusofstudyinthisfield．Manykindsofcatalysts，especiallytheV-basedcatalysts，havebeenappliedtotheselectiveoxidationoftoluene．Aseriesofcomplexandsupportedcata

6、lystsweredesignedandcompared，andwereemployedtocatalyzetheoxidationoftoluene．Apossiblereactionmechanismwasproposed．Theresultsareasfollows：(1)Catalyticpropertiesofthetransitionmetalsaltsfortolueneoxidationwasstudiedinthisthesis．AseriesofM-VPOcompositecatalystswerepreparedandcharacteri

7、zedbyUV-Vis，XRDandSEM．ThecatalyticperformancesofdifferentVPOcompositecatalystswereinvestigated．(2)Theliquid-phaseoxidationtoluenewithhydrogenperoxideoverCo-VPOcatalystswasstudiedundernormalpressureconditions．Theeffectsofamountofcatalyst，reactiontemperature，reactiontime，amountofhydro

8、genperoxideandsolve