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丁慧(硕士) 硕士研究生(2015)     进组时间: 2015    离组时间: 2017

硕士毕业论文题目:新型固体磺酸催化合成乙酰丙酸酯类

摘要:固体酸催化剂具有环境友好、容易分离和可以重复使用等优点。随着能源和环境问题的突出,将可再生生物资源转化为生物能源、生物化学品和生物材料如生物质炭基酸催化剂已成为21世纪研究的热点。利用各类生物质,特别是农林废弃物等原料作为炭源,制备出在酸催化反应中具有优异性能的生物质炭磺酸催化剂在近十年更是在催化领域备受瞩目。5-磺基水杨酸中存在酚羟基、羧基和磺酸官能团,与生物质炭基磺酸催化剂具有相同的酸催化活性中心。本论文首先考察了5-磺基水杨酸催化合成乙酰丙酸酯类的催化活性,为后续木质素炭磺酸催化性能实验提供参考。结果表明5-磺基水杨酸在合成乙酰丙酸酯类反应中具有很好的催化效果,显示了固体炭磺酸催化剂在乙酰丙酸酯类合成反应中具有良好催化效果的可能性。论文接着以蒙脱土和造纸黑液中的木质素为原料,经过炭化-磺化制备一种新型蒙脱土基木质素炭磺酸催化剂,以乙酰丙酸与正丁醇的酯化反应作为探针来考察催化剂的催化性能。反应时间3 h,催化剂用量为乙酰丙酸质量的8%,丁醇与乙酰丙酸摩尔比为1.4:1,带水剂环己烷用量8 mL条件下乙酰丙酸的转化率可达76.1%,催化剂重复使用7次之后,乙酰丙酸的转化率为57.0%。由于制备的蒙脱土基木质素炭磺酸催化剂磺酸量较低,探针反应中原料乙酰丙酸转化率在优化条件下仍有待提高。第四章中对蒙脱土基木质素炭磺酸催化剂制备方法加以改进,提高了催化剂酸量。改进后的蒙脱土基木质素炭磺酸催化剂在乙酰丙酸丁酯的合成反应中大大提高了乙酰丙酸的转化率。在最优的反应条件下,乙酰丙酸的转化率几乎高达100%,催化剂重复使用9次之后,乙酰丙酸的转化率仍达86.1%。论文也针对反应路径和可能机理进行了初步探索。