環(huán)氧乙烷氫甲酯化合成3-羥基丙酸甲酯的研究

【摘要】：本文對環(huán)氧乙烷氫甲酯化法合成3-羥基丙酸甲酯進行了系統(tǒng)研究,包括羰基鉆催化劑制備、配體篩選、工藝優(yōu)化和反應機理的探討。通過研究,確定了最優(yōu)催化劑體系和工藝條件,并對環(huán)氧乙烷氫甲酯化的反應機理進行了初步探討。具體內容與結論如下： 以醋酸鈷為前驅體分別制備了八羰基二鈷和四羰基鉆鈉兩種催化劑,并對其活性進行了評價,結果表明,四羰基鈷鈉比八羰基二鉆制備條件溫和,成本低,更易實現(xiàn)。 考察了膦配體和N-雜環(huán)配體等不同配體及助劑對反應的影響,發(fā)現(xiàn)N-雜環(huán)配體效果明顯優(yōu)于膦配體,而N-雜環(huán)配體中有羥基的3-羥基吡啶優(yōu)于無羥基的咪唑,3-羥基吡啶受PH影響比較大,弱堿性對反應更有利。 對3-羥基丙酸甲酯合成工藝條件進行了優(yōu)化,得出環(huán)氧乙烷氫甲酯化合成3-羥基丙酸甲酯的最佳反應條件為：環(huán)氧乙烷濃度5 ml/30 ml甲醇,n(配體)：n(催化劑)=6：1,壓力7.5 MPa,溫度75℃,時間4h；在此條件下選擇性和收率分別為95.7%和64.0%。 最后,通過GC-MS分析,對副產物的組成和形成原因進行了探討。以締合機理(SN2)為基礎,探討了環(huán)氧乙烷合成3-羥基丙酸甲酯的反應機理。此反應中催化劑活性中間體為[Co(CO)4]-,催化劑的配體對催化劑活性中間體的形成和環(huán)氧乙烷的激活起重要作用。反應經過HCo(CO)4絡合、CO插入、CO締合、中間體反應(兩條途徑：直接生成和異構后生成)四個階段完成。 【關鍵詞】：1 3-丙二醇 環(huán)氧乙烷 氫甲酯化 3-羥基丙酸甲酯
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TQ225.241
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 綜述9-29
• 1.1 1,3-丙二醇合成工藝路線及比較10-17
• 1.1.1 環(huán)氧乙烷羰基化法10-13
• 1.1.1.1 環(huán)氧乙烷氫甲?；?/span>10-12
• 1.1.1.2 環(huán)氧乙烷氫甲酯化法12-13
• 1.1.2 丙烯醛水合法13-14
• 1.1.3 生物工程法14-15
• 1.1.4 其它合成方法15-16
• 1.1.4.1 醇醛縮合15
• 1.1.4.2 烯醛縮合15-16
• 1.1.4.3 以1,3-二氯丙烷為原料的工藝16
• 1.1.5 工藝路線比較16-17
• 1.2 羰基合成催化劑體系研究進展17-21
• 1.2.1 鈷系催化劑體系17-20
• 1.2.1.1 羰基鈷催化劑17-18
• 1.2.1.2 叔膦配體改性催化劑18-19
• 1.2.1.3 非膦改性催化劑19-20
• 1.2.1.4 雙金屬催化劑20
• 1.2.2 3-基酯催化劑體系20-21
• 1.3 反應機理探討21-27
• 1.3.1 氫甲?；磻獧C理21-23
• 1.3.2 氫甲酯化反應機理23-27
• 1.4 本文研究思路和內容27-29
• 第二章 羰基合成催化劑研究29-41
• 2.1 實驗部分29-35
• 2.1.1 實驗儀器與藥品29-30
• 2.1.2 實驗裝置及操作規(guī)程30-31
• 2.1.3 實驗方法31-35
• 2.1.3.1 催化劑制備31-33
• 2.1.3.2 分析方法33-35
• 2.2 八羰基二鈷合成35-37
• 2.2.1 不同催化劑前驅體的影響35-36
• 2.2.2 不同溶劑的影響36-37
• 2.3 四羰基鉆鈉制備37-39
• 2.4 羰基鈷催化劑活性評價39
• 2.5 本章小結39-41
• 第三章 3-羥基丙酸甲酯合成工藝條件探討41-47
• 3.1 實驗儀器與藥品41
• 3.2 實驗裝置及操作規(guī)程41-42
• 3.3 實驗方法42
• 3.4 實驗內容42-46
• 3.4.1 環(huán)氧乙烷濃度對反應的影響42-43
• 3.4.2 催化劑與配體配比對反應的影響43
• 3.4.3 壓力對氫甲酯化反應的影響43-44
• 3.4.4 溫度對氫甲酯化反應的影響44-45
• 3.4.5 時間對氫甲酯化反應的影響45-46
• 3.5 最佳工藝條件下,反應結果比較46
• 3.6 本章小結46-47
• 第四章 配體篩選47-51
• 4.1 實驗儀器及藥品47-48
• 4.2 實驗裝置及操作規(guī)程48
• 4.3 配體篩選48-49
• 4.4 本章小結49-51
• 第五章 反應機理探討51-59
• 5.1 反應體系51-54
• 5.2 反應機理54-56
• 5.3 本章小結56-59
• 結論與展望59-61
• 參考文獻61-71
• 致謝71-73
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文目錄73

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