Lewis酸与Brønsted酸在炔烃水合反应中的协同催化作用研究

2021-12-28陈冬雪肖林飞

黑龙江大学工程学报 2021年4期

陈冬雪，肖林飞，吴伟

(黑龙江大学化学化工与材料学院催化技术国际联合研究中心，哈尔滨 150080)

0 引言

羰基是有机合成的重要骨架结构单元，催化炔烃水合是构筑含羰基化合物的有效方法之一，具有环境友好、100%原子经济性的特点，符合绿色化学的要求，被广泛关注[1-5]。汞盐是用于催化炔烃水合反应的传统催化剂，但由于其毒性和对环境的污染而受到限制[6]，发展用于炔烃水合反应的非汞催化剂体系具有重要意义。

为了避免使用有毒的汞盐催化剂,众多的金属催化剂被研究，如In[7]、Co[8]、Sn-W[9]、Fe[10]、Cu[11]等非贵金属催化剂和Au[12]、Ag[13]、Rh[14]、Ru[15]、Pd[16]、Ir[17]、Pt[18]等贵金属催化剂。相对于价格昂贵、储量稀少的贵金属，非贵金属催化剂在催化炔烃水合反应时往往还需要借助于微波等设备，甚至需要使用强腐蚀性的三氟甲磺酸作为助催化剂。为了使炔烃水合反应过程绿色化，Brønsted酸催化剂体系被发现了[3]，但酸的用量较大，达到了一个化学当量，将严重危害环境。

Zeng M等[19]发现乙酸做溶剂时，三氟甲磺酸铟可以有效催化炔烃的水合，但大量的Brønsted酸和三氟甲磺酸铟的强腐蚀性和水敏感性限制了该催化剂体系的广泛使用。本研究发展ZnSO4·7H2O和对甲苯磺酸的协同催化剂体系，在不使用大量Brønsted酸和强腐蚀性Lewis酸的条件下，实现了炔烃的水合反应，并对其反应工艺条件进行了优化，考察了该催化剂体系对炔烃化合物的适应性。