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2-甲基蒽醌是重要的有机合成中间体。工业上是以AlCl3催化甲苯与苯酐反应合成中间产物2-(对甲苯酰基)苯甲酸,再以浓硫酸催化2-(对甲苯酰基)苯甲酸脱水合成2-甲基蒽醌,该过程使用AlCl3和浓硫酸作催化剂,存在严重的设备腐蚀、环境污染等问题。本文对沸石催化甲苯与苯酐合成2-甲基蒽醌反应进行研究,具有重要的理论意义和应用价值。首先,考察了不同固体酸催化剂对甲苯与苯酐合成2-甲基蒽醌反应的催化活性,筛选出合适的催化剂为Hβ沸石。当催化剂焙烧温度550℃,催化剂用量为反应物的4.5%,n(甲苯): n(苯酐)=16:1,反应温度210℃,反应时间5h,2-甲基蒽醌收率可达20.2%。对催化剂进行NH3-TPD和PyIR表征,结果表明,焙烧温度不同,Hβ沸石催化剂的酸量不同;酸量大小影响沸石催化剂的活性,酸量大的催化剂活性更强;当L酸量与B酸量之比接近2时,催化效果较好。其次,采用等体积浸渍法和离子交换法制备了分别以Co(NO3)2、Ce(NO3)3以及Cr(NO3)3改性的Hβ沸石并用于催化合成2-甲基蒽醌反应。实验结果表明:离子交换法改性Hβ沸石上2-甲基蒽醌选择性比未改性前高;对于同种硝酸盐改性Hβ沸石,离子交换法的催化活性优于等体积浸渍法。采用分别以(NH4)2SO4及Al2(SO4)3改性的Hβ沸石催化合成2-甲基蒽醌反应,实验结果表明:改性Hβ沸石催化剂活性有所提高;用(NH4)-2SO——4改性的较优条件为:(NH4)2SO4浓度为0.75mol/L,改性温度90℃,此时2-甲基蒽醌收率达24.2%;用Al2(SO4)3改性的较优条件为:Al2(SO4)3浓度为0.2mol/L,改性温度30℃,此时2-甲基蒽醌收率达25.1%。对改性Hβ沸石作PyIR和XRD表征,结果表明,改性Hβ沸石的L/B仍接近2,但总酸量增大,使得Hβ沸石的催化活性提高;改性Hβ沸石结构没有破坏,且相对结晶度提高;Al2(SO4)3改性Hβ沸石结晶度比(NH4)2SO4改性Hβ沸石结晶度好。最后,通过傅立叶红外光谱技术研究了Hβ沸石催化甲苯与苯酐合成2-甲基蒽醌的反应机理。首先,苯酐中氧上的电子对在L酸作用下发生偏移,氧原子与L酸结合使C-O键断裂形成碳正离子,此为反应的关键步骤。然后,C+进攻甲苯苯环上甲基对位的碳原子,形成2-(对甲苯酰基)苯甲酸中间体,该中间体在B酸作用下脱水生成目的产物2-甲基蒽醌。