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浅谈杂多酸催化剂在缩合反应中的应用

2017-10-23熊瞻李甘

速读·下旬 2017年10期
关键词:应用研究催化剂

熊瞻 李甘

摘 要:现今,随着科技的发达,时代在不断的进步,各种技术也在不断的改变,创新。对于绝大多数的缩合反应来说,传统的催化剂已经不能满足他的相关需求,相反还可能造成实验不合理、质量不合格。基于此,先进的实验中大多采取杂多酸等杂多化合物作为催化剂来使用。下面本文将对杂多酸在缩合反应中的具体应用进行浅要分析。

关键词:杂多酸;催化剂;缩合反应;应用研究

一、引言

杂多酸作为一种杂多化合物,有通多酸和杂多酸两种类型,它具备催化剂的特性,有较强的酸性、氧化性,也要良好的抗病毒和抗癌效能,它是现在较新的一种新型材料,也是一种极好的催化剂材料。而在缩合反应中,杂多酸的催化作用、和氧化还原性能非常好,大大促进了缩合反应的效果,使得实验可以大量降低成本,并且得到较大量的产物。基于此,可以看出杂多酸是非常适合缩合反应的一种催化剂,对于试验的结果有较大的促进作用。下面本文将对杂多酸在缩合反应中的具体应用作浅要介绍。

二、缩合反应具体介绍

缩合反应是两个或两个以上有机分子相互作用后以共价键结合成一个大分子,并常伴有失去小分子(如水、氯化氢、醇等)的反应。缩合反应的类型主要有羟醛缩合反应、克莱森(Claisen)缩合反应、珀金(Perkin)缩合反应、苯偶姻缩合反应、斯托贝缩合反应、偶姻缩合反应、曼尼希(Mannich)反应、维蒂希(wittig)反应、乌尔曼缩合反应、罗宾森增环反应、达参(Darzen)缩合反应。两个相同分子或不同分子之间形成一个新键的反应过程。过程中常放出NH3、H2O、HCl等简单分子(但也有不放出的,如醇-醛缩合)。反应所用的催化剂通常为酸、碱、氰化物离子或络合金属离子。两个相同分子之间的缩合反应称自缩合反应,例如几个分子相同的醛、酮、酯和胺之间发生自缩合,它们大多数形成有机合成的中间物(除胺外)。醛和酸酐、酰氯和胺等之间也能进行缩合反应结果形成相应的羧酸和酰胺等一系列产品。

三、杂多酸在缩合反应中的通性

1.杂多酸的结构

杂多酸属于一类杂多化合物,杂多化合物有多种阴离子、阳离子、结晶水构成,而它的结构则主要分为一级结构、二级结构。其中一级结构含有较多杂多阴离子,稳定性比较强,二级结构则含有三维排裂,容易受催化剂的改变而改变。

2.杂多酸的酸化型和氧化还原性

杂多酸属于是催化剂的一种,而催化剂的特性就是具有氧化还原性。因此,杂多酸的酸性比较强,作催化剂时,容易发生氧化,导致物质产生氧化还原反应。对于缩合反应来说,有的缩合反应就是受这种类似杂多酸的催化剂的影响发生的。同时,在缩合反应的发生过程中,可以把这种杂多化合物的酸性、氧化性等特征做具体改变,来完成不同的缩合反应。

四、杂多酸在缩合反应中的应用

缩合反应是各种各样的,而用杂多酸来催化的缩合反应大多数是溶液体系的反应,即主要是指苯酚与硫酸、苯酚与丙酮的缩合反应。此外,在杂多酸用来催化缩合反应后,杂多酸开始被大力研究,发掘它的价值,现今已经有10多个用杂多酸催化的有机反应。下面将以二甲苯和甲醛、对苯二酚和甲醇的缩合反应来具体介绍杂多酸在缩合反应中的应用。

1.二甲苯和甲醛缩合制二甲苯甲醛树月旨缩合过程

工业上目前用得较多的一种材料就是二甲苯甲醛树脂,它是制造油漆的重要原材料,所以需要有大量的缩合反应来生成该材料,用于工业制作。在制作二甲苯甲醛树脂的缩合反应中,用约占原料0.8一1.0%的催化剂,大大提高了催化活性,不腐蚀设备,不存在水相和有机相分离问题。对羟基苯甲醚是对苯二酚和甲醇经脱水缩合而制备的,它是化学工业中的重要助剂,原法用从504作催化剂,现在改用杂多化合物作催化剂,可降低催化剂用量,还可提高产率,产率可达96%以上,而且选择性也好。

2.具体反映特征

我们通过对十多种杂化合物作催化剂的研究,选出两种活性高、催化效果好的催化剂,最后按一定比例把这两种催化剂混合使用,效果更好,此反应温度低,在100℃以下即可反应,3小时可完成。催化剂用量小且可回收,重复使用次数可达7次以上。此方法也使反应简化,降低成本,不腐蚀设备,也相当于降低成本。反应缩合脱掉的水与甲醇互溶,能促進反应平衡向产物方向移动催化剂发生假液相现象,大大提高了催化效率,两种杂多化合物混合使用,可互补各催化剂不足,使催化效率大大提高。

3.结论

(1)杂多酸的催化作用高效

在缩合反应的实验中,通过使用不同的催化剂得出了一些有关结论,在原先的缩合反应中,使用硫酸作为催化剂,但产量低,使用的催化剂也多,大大提高了试验成本,不利于工程建设使用。而选择杂多酸作为催化剂后,明显发现,使用催化剂的用量大大降低,且缩合反应得出的产物也较多,所以,使用杂多酸类杂多化合物作为缩合反应的催化剂,可以有效的提高缩合反应的效率。

(2)选择性能好

在用杂多化合物作催化剂的这个反应中,产物分子量在370~550之间,不生成比这分子量大的缩合物。改用杂多化合物作催化剂,可降低催化剂用量,还可提高产率,产率可达96%以上,而且选择性也好。

(3)可回收利用、腐蚀性小

催化剂的一半特性都是有一定的腐蚀性,因此,在进行缩合反应的过程中,可能有一定的危险,且有可能污染环境。而在选择杂多酸作为催化剂后,缩合反应的腐蚀性大大减少,降低了反应对设备的腐蚀程度,在一定程度上降低了施工的成本,提高了实验的效率。此外,催化剂是可以回收利用的,杂多酸同样也可以,咋缩合反应后,对杂多酸的回收利用可以高达8次,大大降低了实验的成本,避免了资源的浪费和对环境的污染。同时,也提高了效率,提高了稳定性,提高了经济效益。

五、结束语

通过上述分析可知,杂多酸等杂多化合物被越来越多的应用于缩合反应中,在缩合反应中,逐渐取代原先的催化剂,发挥它独特的力量。所以,相关研究工作者有必要对这类杂多化合物进行研究,掌握它的特征,争取发掘出它的更多的价值,让其得到广泛的应用,提高国家的科技实力,为国家的实验作出贡献。

参考文献:

[1]栾艳勤,王桂荣,郝苏霞,赵新强,王延吉.杂多酸催化剂在缩合反应中的应用[J].精细石油化工,2010,27(01):72-77.

[2]李淑贤,丁敏.杂多酸型催化剂在缩合反应中的应用[J].哈尔滨师专学报(社会科学版),1998,(02):153-154.endprint

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