镁铝复合金属氧化物催化油酸甲酯丙氧基化反应文献综述

 2021-09-25 01:09

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镁铝复合金属氧化物催化油酸甲酯丙氧基化反应

姓名 蒋赛 班级 化学1103 学号1002110306

1 引言

近期引起国内外研究者日益重视的水滑石[Mg6 Al2( O H) 16 ]CO3 4H2O (简称HT)具层状结构,骨架为阳离子,层间为阴离子。骨架中的Mg2 、Al3 可被其它同价金属离子取代,层间距也可通过填充离子半径不同的阴离子来调变,由此形成类水滑石 一类全新的催化剂,应用于碱催化、氧化还原、酯化等反应中,已显示优异的性能[1]。镁铝复合金属氧化物(LDO)是由碳酸根型水滑石(LDH)在500~600e时分解得到。LDO具有很高的热稳定性和比表面,可作为酸碱双功能催化剂[2],对某些碱性催化反应如羟醛缩合[3]和2-丙醇分解[4]有很好的催化性能。LDO与传统的均相催化剂相比,反应副产物少、后处理容易,是一种很有工业开发前景的新型碱性催化材料。

2 镁铝复合金属氧化物催化脂肪酸甲酷乙氧基化反应机理

水滑石作为一种天然矿物质很容易从镁、铝离子水系统中用共沉淀法制备,也可用化学合成法得到。然而,水滑石的这种形式仍不能直接被用作乙氧基化催化剂,它还需经约500℃的锻烧,水滑石开始时于100的200℃失去物理吸附水和结合的结晶水;然后CO2于较高的温度被消除,超过450℃经基层消除水而被降解,结果生成一种具有极大表面积(可高至200m2/g)的无定形的碱性混合氧化物。此类化合物可以催化末端没有活泼氢的脂肪酸甲醋直接乙氧基化反应。

WieslawlReczuch和I..Hawa等[5]人对月桂酸甲酷的直接乙氧基化反应机理进行了研究:合成月桂酸甲酷,其中甲氧基的氧原子为O18,用这种甲酷作为起始剂,直接进行乙氧基化反应,用气一质连用仪器分析所合成的产品,确认EO直接加入甲酷的拨基和甲氧基之间。认为这个反应为阴离子配位聚合作用产生,即甲氧基和拨基之间的键断开,环氧乙烷开环加合到它们之间。

3 油酸甲酯环氧化的不同催化剂体系

3.1 硫酸氢钠催化合成环氧油酸甲酯的研究

环氧油酸甲酯是一种无毒无味的环氧类增塑剂[6],其原料油酸甲酯具有良好的润滑性和生物降解性,是一种可再生、不污染环境的矿物油替代品[7-10]。将油酸甲酯中的双键进行环氧化,得到的环氧油酸甲酯具有更好的润滑性能和氧化稳定性,在聚氯乙烯( PVC) 树脂加工工业中,环氧油酸甲酯不但对 PVC 具有增塑作用,而且其结构中的环氧基团可以吸收 PVC 分解出来的氯化氢,起到稳定剂的作用,延长 PVC 制品的使用寿命,是一种环保型的增塑剂。环氧化反应通常使用的催化剂有杂多酸、磷钨酸、硫酸、硫酸氢钠、离子液体等。程政载等[11]油酸甲酯为原料,与原位合成的过氧甲酸在硫酸氢钠催化下,通过环氧化反应,制备环保型环氧油酸甲酯增塑剂。选用硫酸氢钠作为催化剂主要基于以下两点:一是酯化反应和环氧化反应都可以用硫酸氢钠作为催化剂,两种反应可以在同一个反应器里进行,简化了反应工艺;二是硫酸氢钠对设备的腐蚀作用较小。研究了硫酸氢钠催化油酸甲酯合成环氧油酸甲酯的过程及其影响因素。确定了环氧化反应的最佳合成条件: m( 油酸甲酯): m( 过氧化氢) : m( 甲酸): m( 硫酸氢钠) =1:0.6:0.25:0.012,反应温度 60 ℃ ,反应时间 5 h。在此条件下合成的环氧油酸甲酯的酸值为0.36 mg KOH/g,碘值为 2.60 g/( 100 g) ,环氧值为 3.91% 。

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