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芳酮类化合物是合成液晶、医药、农药、染料和荧光剂等的一类重要的精细化工中间体。Friedel—Crafts酰基化反应由于具有操作简单,选择性高等特点,是合成芳酮的重要方法之一。但由于传统催化剂(如金属卤化物Lewis酸和液体Brφnsted酸等)的大量使用对环境造成了很大的污染。因此,研究探索高效、经济方便、环境友好的新型催化剂,对于芳酮的合成具有非常重要的意义。本论文主要研究了在本体杂多酸、杂多酸盐和负载磷钨酸催化剂作用下芘与乙酰、苯甲酰氯的Friedel—Crafts酰基化反应,具体研究内容如下:
1.研究了催化剂、酰基化试剂、溶剂、反应温度和反应时间等对目标产物收率和选择性的影响,得到不同催化剂作用下各酰基化反应的最佳条件。研究表明,杂多化合物都是芘的Friedel—Crafts酰基化反应的高活性、环境友好且可重复使用的绿色催化剂。
2.比较了丁酰氯、丙酰氯、乙酰氯和苯甲酰氯等四种酰基化试剂在磷钨酸的催化下,对芘的Friedel—Crafts酰基化反应的影响。结果表明,随着四种酰基化试剂反应活性的升高,其单取代产物的收率和选择性逐渐降低。
3.研究了磷钨酸、硅钨酸和磷钼酸三种常见本体杂多酸对1-乙酰芘和1-苯甲酰芘合成的影响,实验结果表明,随着三种杂多酸催化剂的酸性增加,两种目标产物的收率和选择性也依次增加。
4.比较了本体杂多酸、杂多酸盐和负载型杂多酸在合成1-乙酰芘中的催化作用,结果表明,三类杂多化合物催化芘的乙酰化反应时均是高效的催化剂,活性最高的是PW／SiO2,次之为磷钨酸铯,酸性载体负载催化剂的催化活性均高于本体杂多酸；考察了三类催化剂的重复使用性能,结果显示三类催化剂都可循环使用,其中PW／SiO2的重复使用性能最好。因此芘的乙酰化反应的最佳催化剂为PW／SiO2。
5.用萃取、重结晶等方法得到了1-乙酰芘、1-苯甲酰芘的纯品,通过GC／MS、GC、FT-IR和1H NMR等分析手段确认了它们的结构。并探讨了芘与酰氯的Friedel—Crafts酰基化反应的反应机理,合理解释了目标产物的生成。