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目前国内外大多采用甲苯直接氯化法生产一氯甲苯,由于邻氯甲苯的用途及价格通常低于对氯甲苯,因此为了提高对氯甲苯的选择性,可以在生产过程中常加入助催化剂。本课题主要是通过研究开发新型主催化剂和助催化剂,提高甲苯氯化过程中对氯甲苯的选择性。同时我们也对甲苯环氯化的生产工艺进行了优化,寻找最佳的氯化条件。另外我们还进行了环境友好型氯化方法的探索性研究。
本文制备了几种金属配合物,然后分别用金属配合物、还原铁粉、三氯化铁、氯化亚铜以及乙酸铜等作主催化剂,进行甲苯环氯化的研究,比较研究发现还原铁粉和三氯化铁的催化效果最佳,甲苯的转化率高达98%以上,同时发现部分铁配合物也具有较好的催化效果。我们还设计制备了含硫有机物作助催化剂,包括含硫异羟肟酸、苯并噻唑衍生物、苯并硫氮杂卓酮类、化合物A以及化合物B等,并将它们分别与主催化剂还原铁粉的共同催化下,进行甲苯环氯化的研究,结果发现助催化剂对产物对氯甲苯的选择性均有不同程度的提高,其中以化合物A和化合物B的效果最佳,对氯甲苯的选择性可达54%以上;我们还尝试了组合型助催化剂的氯化研究,发现效果比单一助催化剂提高的不明显,大部分组合型助催化剂没有起到很好的协同作用。
选取催化选择性最佳的化合物A为助催化剂,与还原铁粉共同催化下,研究了助催化剂用量、反应温度、溶剂以及氯气流量等氯化工艺对氯化结果的影响。结果表明,助催化剂的用量为甲苯质量的0.05%,反应温度为30℃,溶剂1,2-二氯乙烷与甲苯的体积比为1∶1时,催化氯化的结果最佳,甲苯的转化率高达99.4%,产物对氯甲苯的选择性可达55.7%。