二茂铁Friedel-Crafts酰基化反应新型催化剂的研究

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本文制备了3种固体酸ZrO2/SO42-(SZ)、二氧化硅负载的聚三氟甲烷磺酸硅氧烷(S-PTFMSS)和膨润土负载的聚三氟甲烷磺酸硅氧烷(B-PTFMSS);首次研究了其对二茂铁Friedel-Crafts酰化反应的催化活性;通过红外光谱、吡啶吸附的红外光谱、X-射线粉末衍射、差热—热重分析、比表面积测定和酸强度测定以及扫描电镜对其进行了表征。 实验发现:对SZ催化剂的制备,600~700℃为适宜的焙烧温度,制备的SZ样品SZ-600和SZ-700,具有较大的比表面(分别为118.58和116.68 m2/g)和超强酸性(H0<-13.76),且样品表面同时存在Br(?)nsted酸和Lewis酸中心;结构中包含了四方晶相和少量单斜晶相的二氧化锆;样品中硫酸根呈双齿螯合配位。SZ-600和SZ-700对二茂铁与己酰氯反应的催化活性较为显著,己酰基二茂铁的产率分别为39.3%和48.2%。 S-PTFMSS催化剂的结构与载体二氧化硅保持一致的晶相,但比表面显著增加(S-PTFMSS为78.78 m2/g,载体二氧化硅为0.53 m2/g)。其表面同时具有Lewis酸和Br(?)nsted酸中心。S-PTFMSS可有效地催化二茂铁的酰化反应(例如丙酰基二茂铁产率为31.8%),具有在反应体系中稳定,可以多次重复使用的特点。 B-PTFMSS为首次制备和表征的催化剂。与载体膨润土(主要成分为蒙内蒙古大学硕仁学位论文脱石)比较,B一PTFMSS结构中的蒙脱石层间距显著缩小,比表面积也比载体有所增大(B一PTFMss为83.2om,/g,载体膨润土为50.75 mZ/g)。其表面同时具有LewiS酸和Br6nsted酸中心。S一PTFMSS对二茂铁的酞化反应具有很好的催化活性,催化二茂铁和长链状脂肪酞氯(碳数大于4)的反应产率大于70%,而且重复使用效果良好。 这3种固体酸催化剂具有稳定性高、易于分离、不腐蚀设备、不产生废液和可回收再利用的优点,而且反应条件温和,反应时间也较短。尤其是B一PTFMSS的催化活性与传统催化剂三氯化铝媲美,具有良好的应用前上之J月又。
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