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异佛尔酮还是合成多种维生素及香料的重要中间体,特别是人工合成氧化异佛尔酮的主要原料。异佛尔酮有两种异构体,分别为α-异佛尔酮和β-异佛尔酮。其中,α-异佛尔酮相对较稳定,不易被氧化;β-异佛尔酮的热力学上稳定性较α-异佛尔酮更低,相同条件下比α-异佛尔酮更容易被氧化,是合成维生素E的重要中间体,也是合成氧化异佛尔酮的主要原料。 氧化异佛尔酮是一种天然香料,也是制备多种类胡萝卜素和维生素的重要中间体。虽然植物中也可以直接提取氧化异佛尔酮,但不仅需要大量的原料,产率也非常低,无法满足市场需求。但目前氧化异佛尔酮的合成依然存在诸多问题,如转化率低,选择性差,研究出高效的催化剂是提高反应效率的关键。 本论文主要研究了由α-异佛尔酮为起点,催化异构化β-异佛尔酮,再经催化氧化合成氧化异佛尔酮的过程。通过对异构化过程和催化氧化过程中催化剂的研究,来提高反应速率,增大产物氧化异佛尔酮的转化率和选择性。论文一共分为三章,主要研究内容如下: ①介绍了异佛尔酮和氧化异佛尔酮的基本性质,并对其在工业上的应用、生产及发展前景进行了综述;介绍了异构化的定义,重点综述了α-异佛尔酮异构化制备β-异佛尔酮的研究进展;介绍了催化氧化的定义,分别综述了α-异佛尔酮和β-异佛尔酮直接氧化制备氧化异佛尔酮的研究进展,并确立了本论文合成氧化异佛尔酮的工艺路线:α-异佛尔酮先异构化制得β-异佛尔酮,再经催化氧化合成氧化异佛尔酮。 ②研究了由α-异佛尔酮为起点,催化异构化制备β-异佛尔酮的反应。考察了催化及非催化条件下α-异佛尔酮异构化反应的差别,探索了催化剂种类及其用量对异构化反应的影响,研究了精馏法制备β-异佛尔酮的反应条件等因素对异构化反应的影响,如回流比、精馏柱、反应温度、催化剂及其用量。实验结果表明,采用己二酸作为催化剂,用量为5wt%,选用玻璃微珠填充柱精馏,回流比为9,塔顶温度120℃的条件下精馏效率最高,β-异佛尔酮的含量高达95%。 ③研究了β-异佛尔酮经催化氧化合成氧化异佛尔酮的反应。考察了不同乙酰丙酮盐催化剂对氧化异佛尔酮合成反应的催化活性,并对催化剂的最佳用量进行探索,研究了不同反应温度对催化氧化反应的影响,还探讨了助催化剂吡啶的量、通氧速率及搅拌速度对氧化反应的影响。实验结果表明,乙酰丙酮合铜为最理想的催化剂,当催化剂用量为5wt%,助催化剂吡啶用量为5wt%,温度为70℃,控制通氧速率为300L/h,搅拌速度为2000r/min的条件下,,可促使β-异佛尔酮的催化氧化反应速率达到最高,转化率和选择性均高于95%,反应6h后可获得氧化异佛尔酮。论文最终研究出了高效的异构化催化剂和催化氧化催化剂,确立了由α-异佛尔酮间接催化氧化制备氧化异佛尔酮的最佳工艺条件,得到了高转化率和高选择性的氧化异佛尔酮产物,为维生素E的合成奠定了基础。