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己内酰胺是重要的有机化工原料之一,目前约90%的己内酰胺都是由环己酮肟Beckmann重排制得。传统的Beckmann重排催化剂是发烟硫酸,其中存在生产成本较高、设备腐蚀和环境污染等问题。氯铝酸离子液体具备Lewis酸性和Br6nsted酸性,且酸性可调,同时几乎没有挥发性,腐蚀性低,环境相对友好,在酸催化反应中显示出了巨大的优势。本论文将氯铝酸离子液体用于催化环己酮肟Beckmann重排反应中,并对反应条件进行考察和优化。
氯铝酸离子液体与环己酮肟和己内酰胺分离困难,为准确检测重排反应后的原料和产物,本文首先设计了不同的方案考察离子液体与己内酰胺混合体系的分离检测方案。分别采用了甲苯萃取法和二氯甲烷萃取法,并在二氯甲烷萃取法的基础上设计了四种不同的操作方案,最终选择了一种简单实用的有效分离方法。
考察了AICI3与Et3NHCI的摩尔比不同时离子液体对Beckmann重排反应的影响。表明:当AICI3与Et3NHCI的摩尔比为2时,离子液体的催化性能最好。
考察了剂料比、反应温度、反应时间以及搅拌速率等操作条件对Beckmann重排反应的影响,结果表明:随着剂料比的增大、反应温度的升高、反应时间的延长,环己酮肟的转化率均有所增大,但是己内酰胺的选择性存在最适宜剂料比、反应温度和反应时间。适当的增大搅拌速率也有助于提高反应的转化率和选择性。
确定了氯铝酸离子液体催化环己酮肟Beckmann重排的最佳反应条件:剂料比2:1,反应温度85℃,反应时间1h,搅拌速率200rpm,在该反应条件下,环己酮肟的转化率可达82.28%,己内酰胺的选择性为86.09%。