环己醇胺化和对硝基苯乙酸的还原催化剂制备及催化性能研究

发布时间：2017-09-28 02:10

  本文关键词：环己醇胺化和对硝基苯乙酸的还原催化剂制备及催化性能研究

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【摘要】：胺类化合物种类繁多,应用极其广泛,是非常重要的有机化工原料和医药中间体。对胺类物质合成的研究一直是一个非常重要的方向:探索对新型胺类物质的合成及合成的新方法一直是研究的热点。本文以环己醇和对硝基苯乙酸的还原胺化反应为具体研究对象,对醇胺化制备胺和硝基化合物还原制备胺做了较为系统的研究。以市售Raney Ni和自制的Ni/Al_2O_3、Ni/C为催化剂为催化剂,成功进行了环己醇胺化制备环己烷反应,并测试了不同条件下催化剂的催化效果,分析了催化剂和催化条件对催化效果的影响。实验发现:反应体系中碱的加入对催化效果影响较大,市售Raney Ni在氨水体系中对环己醇胺化有着较好催化效果,说明一定量碱的加入对环己胺收率的提高具有明显的促进作用。自制Ni/Al_2O_3和Ni/C催化剂在碱和氢气的共同作用下能有效提高环己醇的转化率;Ni/C催化剂相对于Ni/Al_2O_3来说反应条件较为温和。而当以环己烷为溶剂时,Ni/Al_2O_3和Ni/C的催化效果均得到提升,相对来说Ni/Al_2O_3比Ni/C展现出更好的催化活性。催化剂稳定性实验表明Ni/C催化剂的催化稳定性较好,而Ni/Al_2O_3催化剂的循环使用的效果较差。通过XRD、TEM和XPS分析,主要是由于Al_2O_3载体结构的变化引起的失活。研究自制的负载型Pd-Rh双金属催化剂,成功的将4-硝基苯乙酸转化为4-氨基环己乙酸,并考察了催化效果和最佳反应条件。实验中采用XRD、XPS、TEM等表征手段对催化剂进行了表征,考察了它们在对硝基苯乙酸制备对胺基环己乙酸反应中的催化活性。采用活性炭作为活性组分的载体制备了Pd-Rh/C催化剂,考察它们的催化效果。最佳反应条件为:应时间8 h,反应温度60 ℃,催化剂使用量0.3 g,可实现原料对硝基苯乙酸完全转化,对氨基环己乙酸的收率可达到95%以上。在此基础上,对催化剂的使用寿命进行了考察,发现催化剂在循环使用了五次以后催化活性并没有明显的下降,催化剂仍表现出较高的催化活性。
【关键词】：环己醇 环己胺 胺化催化剂 对硝基苯乙酸 对氨基环己乙酸
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-29
• 1.1 引言10-11
• 1.2 胺类物质的合成11-21
• 1.2.1 羰基化合物与氨和胺的还原胺化11-16
• 1.2.2 醇与氨和胺的还原性胺化16-19
• 1.2.3 硝基化合物的还原性胺化19-21
• 1.3 环己醇制备环己胺的研究进展21-23
• 1.3.1 原料和产物的性质21
• 1.3.1.1 环己醇的性质21
• 1.3.1.2 环己胺的性质21
• 1.3.2 环己醇胺化的可能产物21-22
• 1.3.3 环己醇制备环己胺的研究进展22-23
• 1.4 对硝基苯乙酸制备对氨基环己基乙酸的研究进展23-27
• 1.4.1 原料和产物的性质23-24
• 1.4.1.1 对硝基苯乙酸 4-Nitrophenylacetic acid23-24
• 1.4.1.2 对氨基苯乙酸 4-Aminophenylacetic acid24
• 1.4.1.3 对氨基环己基乙酸 4-Amino-cyclohexylacetic acid24
• 1.4.2 制备对氨基环己基乙酸的研究进展24-26
• 1.4.3 产物的后处理26-27
• 1.4.4 产物的分析27
• 1.4.5 对氨基环己基乙酸制备存在的问题27
• 1.5 本论文研究的内容27-29
• 1.5.1 本课题的研究目的27
• 1.5.2 本论文主要研究内容27-29
• 第二章 实验方法及表征手段29-37
• 2.1 实验试剂及实验仪器29-31
• 2.2 实验步骤31
• 2.2.1 环己胺的合成31
• 2.2.2 4-氨基-环己乙酸的合成31
• 2.3 催化剂的制备31-33
• 2.3.1 沉淀法31-32
• 2.3.2 浸渍法32
• 2.3.3 不同催化剂的制备32-33
• 2.4 催化剂的物化性质测试33-34
• 2.4.1 X射线衍射(XRD)分析33
• 2.4.2 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)测定样品的红外光谱33
• 2.4.3 催化剂的透射电镜(TEM)分析33-34
• 2.4.4 催化剂的XPS分析34
• 2.4.5 金属含量测试34
• 2.5 催化剂的活性评价34-35
• 2.6 产物的分析鉴定35-37
• 2.6.1 产物的定量分析及数据的处理35-36
• 2.6.2 产物组分的鉴定36-37
• 第三章 Ni基催化剂催化胺化环己醇制备环己胺37-58
• 3.1 前言37
• 3.2 催化剂的制备及其评价37-39
• 3.2.1 载体的选择37-38
• 3.2.2 载体的预处理38
• 3.2.3 镍基催化剂的制备-活性组分的负载38
• 3.2.4 催化剂的活化过程38-39
• 3.2.5 催化剂的活性评价39
• 3.3 反应的原理及分析39-40
• 3.4 产物的分析40-42
• 3.4.1 产物的定性分析方法40-41
• 3.4.2 定性分析结果讨论41
• 3.4.3 产物的定量分析41-42
• 3.5 Raney Ni催化环己醇制备环己胺42-48
• 3.5.1 氨水体系中碱的作用42-44
• 3.5.2 氨水体系中时间对反应的影响44-45
• 3.5.3 氨水体系中反应物浓度对反应的影响45-46
• 3.5.4 氨水体系中催化剂量对反应的影响46-48
• 3.6 环己醇在Ni/Al_2O_3、Ni/C催化剂上的转化48-52
• 3.6.1 Ni/Al_2O_3和Ni/C在氨水体系中的催化效果48-49
• 3.6.2 环己醇在不同溶剂中的催化效果49-52
• 3.6.2.1 Ni/Al_2O_3催化剂在不同溶剂中的催化效果49-51
• 3.6.2.2 Ni/C催化剂在不同溶剂中的催化效果51-52
• 3.7 催化剂的循环使用及失活分析52-57
• 3.7.1 Ni/C催化剂循环使用效果52-53
• 3.7.2 催化失活分析53-57
• 3.8 本章小结57-58
• 第四章 对硝基苯乙酸制备对氨基环己乙酸的研究58-70
• 4.1 前言58
• 4.2 产物分析58-60
• 4.2.1 定性分析58-60
• 4.2.1.1 通过气相色谱仪确定反应产物58-59
• 4.2.1.2 GC-MS分析59-60
• 4.3 负载型Pd-Rh/C催化剂上对氨基苯乙酸的加氢反应60-64
• 4.3.1 载体的选择60
• 4.3.2 双金属Pd-Rh/C催化剂催化加氢性能的研究60-64
• 4.3.2.2 反应温度的影响62
• 4.3.2.3 反应压力的影响62-63
• 4.3.2.4 溶剂对催化加氢的影响63-64
• 4.3.3 催化剂的寿命考察64
• 4.4 催化剂循环使用分析64-69
• 4.5 本章小结69-70
• 第五章 结论与展望70-72
• 5.1 论文总结70-71
• 5.2 展望71-72
• 参考文献72-81
• 在学期间发表的学术论文与研究成果81-82
• 致谢82

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本文编号：933188