文档介绍：绿色化学与化工 多媒体讲义 绿色有机合成
高效均相和多相催化
生物催化和生物过程
环境友好介质中的有机合成
组合合成
结束语
Content
1、固体酸碱化剂
(1)固体酸催化剂
A、沸石催化
▲最成功的应用:石油炼制与化工技术的革命性进步
催化裂化:汽油和低分子烯烃(C3、C4)生产技术的革命性进步
烷烃异构化:C5、C6的异构化-异构汽油;
柴油的异构降凝、润滑油的异构脱蜡
芳烃异构化:二甲苯异构化-二甲苯生产
甲苯歧化和烷基转移-二甲苯生产
烷基化反应:芳烃的烷基化、择形催化的成功应用
▲Friedel-Crafts酰化反应
酰化反应相当困难:需要强而多的Lewis酸,生成的酮与路易斯酸的强配位作用。
一、高效均相和多相催化
▲Friedel-Crafts酰化反应
例子1:Beta沸石催化的苯甲醚酰化反应
A、沸石催化
酰化-均相反应与多相反应的比较
均相反应
多相反应
催化剂
AlCl3的使用量多于1mol,不可再生
H-Beta,催化量,可再生
溶剂
卤代烃,回收
无溶剂
后处理
产品经水解过程
无需水参与
产品分离
相分离
-
蒸馏
蒸馏有机相
蒸馏
产品收率
85~95%
>95%,纯度高
废水
单元操作
12步
2步
腐蚀
严重
小
Friedel-Crafts酰化反应
局限性:沸石催化的多相反应对不太活泼的芳香族的酰化不适用;
原因:吸附不平衡,自抑制作用,酰化试剂的强吸附阻碍(抑制)了芳香烃的吸附。
解决办法:气相反应
例子:苯的乙酰化,
管式反应器,H-ZSM-5催化剂,250C,
沸石催化的其他反应
环氧化物生成羰基化合物的重排反应、Frieo重排、Claisen重排、酚与-酮酯的Pechmann缩合反应等
例子:环氧化物生成羰基化合物的重排反应,
原催化剂-路易斯酸,如ZnCl2;
蒎烯氧化物重排生成龙脑烯醛-檀香醇的前体化合物,香料制造的重要反应。
B、稀土金属盐催化的反应
稀土金属的盐-水中稳定的路易斯酸,水溶液中的反应
▲镧系元素的三氟甲磺酸盐取代TiCl4
例子:甲硅烷基烯醇醚与醛的醛醇缩合反应
●特点:
水溶性醛,如乙醛、丙醛、氯乙醛可直接用于反应;
催化剂在水中的溶解度大,容易回收(~100%);
Sc(OTf)3比Yb(OTf)3更活泼。
B、稀土金属的盐催化的反应
▲表面活性剂与路易斯酸的联合催化
少量表面活性剂使反应在水中发生,避免使用有机溶剂
催化剂/%(mol)
表面活性剂/%(mol)
时间/h
产率/%
Yb(OTf)3/20
Yb(OTf)3/20
Sc(OTf)3/10
Sc(OTf)3/10
Sc(OTf)3/10
-
SDS/20
SDS/20
Tritonx-100/20
CTAB/20
48
48
4
60
4
17
50
88
89
一定量
B、稀土金属的盐催化的反应
▲表面活性剂与路易斯酸的联合催化
Mannich加成反应