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环戊烯主要来源于资源丰富的C5副产品环戊二烯,积极开发环戊烯的下游产品具有很重要的意义,同时也为C5副产品的综合利用提供了行之有效的解决方法。
戊二酸是极其重要的化工原料,在化学、建筑、医药、农业等方面具有广泛的应用。戊二酸的工业生产主要是从生产己二酸的副产物中分离得到,此法依赖于己二酸的生产,产品数量无法保证。生产戊二酸的合成法限于实验室,路线复杂,原料昂贵,无法实现工业化。近来报道的环戊烯合成戊二酸的方法,使用钨酸为催化剂,草酸为络合剂,双氧水为氧化剂,一步合成戊二酸。该法原料来源广泛,反应条件温和,不使用有机溶剂,戊二酸的收率很高。本文重在研究环戊烯合成戊二酸的工艺条件,并寻找活性高、稳定性高和可重复利用的新型催化剂,并提供戊二酸工业化生产的理论指导。
论文主要工作及结果如下:
研究了以环戊烯为原料、30%(质量分数)H2O2为氧化剂;钨酸/有机酸性添加剂为催化剂,催化氧化合成戊二酸。初步讨论了不同有机酸性添加剂对反应的影响,结果表明,该催化氧化反应不但存在酸效应,又存在配位效应。以钨酸/草酸为催化剂考察了反应物配比、反应时间等反应条件。在双氧水分步加入条件下,戊二酸的收率高达90.8%。
以偏钨酸铵为前驱体,SiO2为载体,超声-等体积浸渍法制备WO3/SiO2催化剂,并将其用于催化氧化环戊烯合成戊二酸的反应;采用红外吸收光谱(FT-IR)、XRD等手段对WO3/SiO2催化剂进行了表征;考察了WO3负载量、焙烧温度对其催化性能的影响。实验结果显示,制备负载型WO3催化剂的适宜条件是:WO3负载量为30%、焙烧温度500℃。WO3/SiO2催化剂催化合成戊二酸的适宜反应条件为:反应温度88℃、反应时间6h、m(催化剂):m(环戊烯)=0.369、(n(H2O2):n(cyclopenene))=4.5,在此条件下,戊二酸的收率达65.9%。