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α-松油烯与马来酸酐发生Diels-Alder加成反应,生成1-异丙基-4-甲基二环[2,2,2]-5-辛烯-2,3-二酸酐[简称萜烯-马来酸酐加成物(TMA)],是一种具有酸酐官能团和双键结构特征的精细化学中间品,用途广泛。本文直接以不经分离提纯的生产松油醇副产萜烯为原料,并以固体酸催化剂即D002耐高温大孔干氢树脂代替传统的磷酸、对甲苯磺酸等液体催化剂,使萜烯中α-蒎烯的各种同分异构体异构化为α-松油烯,并同时与马来酸酐发生Diels-Alder加成反应生成TMA,具体内容如下: (1)对合成TMA的催化剂进行筛选。通过试验对比了磷酸、四氯化钛、对甲苯磺酸、三氯化铝及活化硅胶、硅藻土、氢型丝光沸石、D002耐高温大孔干氢树脂、β-分子筛、活性白土等液体和固体催化剂的催化合成效果,确定了最优的催化剂为D002耐高温大孔干氢树脂。 (2)对TMA的合成工艺条件进行了研究。通过单因素试验及正交试验考察了催化剂用量、反应时间、反应温度、物料配比对TMA收率及纯度的影响,并进行了验证实验。结果表明,当反应温度在130℃、副产萜烯(主成份)与马来酸酐质量比为1.8:1、反应时间2.5h、催化剂用量为萜烯主成份质量的6％时,TMA平均收率达到80.6%,平均纯度达到89.6%。并采用气相色谱法对产品进行定量分析,采用红外光谱、气质联用、核磁共振对产品进行结构表征。 (3)为了克服普通釜式反应器搅拌桨对D002耐高温大孔干氢树脂的破损、延长催化剂使用寿命,自行设计了一套配套精馏装置的带分相器的固定床反应器,单因素实验结果表明最佳操作条件为:反应温度为120-130℃、固定床进料为副产萜烯(主成份)与马来酸酐质量比1.4:1、催化剂装填量为300g,产品收率可达到75%左右,纯度约88%。 (4)对以D002耐高温大孔干氢树脂为催化剂的松油醇副产萜烯与马来酸酐的Diels-Alder加成反应进行了动力学研究,结果表明该反应为一级动力学反应,动力学方程式为Rg=5.60e-3650/RT[CTerpinene](mol·L-1·s-1),其表观活化能为36.56KJ.mol-1。