纳米TiO光催化芳香醛的缩醛反应研究.pdfVIP

中国科学: 化学 2013 年 第43 卷 第1 期: 1 ~ 7 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 论 文 纳米TiO2 光催化芳香醛的缩醛反应研究 ①③ ① ②③ ①③* 叶美英 , 周刚 , 李宝兴 , 刘金华 ① 杭州师范大学化学系, 杭州 310036 ② 杭州师范大学物理系, 杭州 310036 ③ 杭州师范大学有机硅化学及材料技术教育部重点实验室, 微流控芯片研究所, 杭州 310036 *通讯作者, E-mail: jinhua6903@163.com 收稿日期: 2012-05-22; 接受日期: 2012-08-06 doi: 10.1360/032012-314 摘要 本文以纳米TiO2 为催化剂, UV-LED( = 365 nm)为紫外光源, 在自制的恒温石英玻璃 关键词 光催化反应器中成功实现了芳香醛的非均相光催化缩醛反应. 以乙醇等作为溶剂和反应物, 快 纳米TiO2 2 光催化 速高效和高选择性地合成了苯甲醛二乙基缩醛(BDA). 在光强为0.6 mw/cm , 苯甲醛初始浓度为 芳香醛 0.05 mol/L, 催化剂TiO2(P25)用量为5.0 g/L, 反应时间为15 min 的条件下, 苯甲醛二乙缩醛的产 缩醛反应 率可达 99.86%. 研究表明, 氧气的存在是顺利发生光催化缩醛反应的重要条件. 反应液 pH 值、 醇溶剂种类及苯环对位取代基等因素都会对光催化缩醛反应速率和产率产生影响. pH 值及醇溶 剂的 pKa 越小, 缩醛反应速率越快. 苯环上对位取代基会抑制缩醛反应的进行, 其中供电子取代 基相对吸电子取代基更有利于缩醛反应进行. 结合实验, 提出了光催化缩醛反应的机理. 1 引言 等优点在有机物的化学合成和官能团转化方面受到 了广泛关注[11~17]. 纳米 TiO2 光催化已在芳香醇选择 缩醛类化合物通常被用作羰基保护和有机合成 性氧化[11, 12] 、芳香醛酮还原[13~15] 、芳香硝基化合物 中间体, 在食品加工和化妆品生产领域还是一种重 还原[16] [17] 、碳-氮和碳-碳偶联反应 等有机合成反应中 要的香料和添加剂[1], 因此缩醛的生产和制备方法受 得到很好的应用. 然而纳米 TiO2 光催化技术应用于 到广泛的关注[2~4] [5~7] , 至今仍是研究的热点方向 . 传 苯甲醛与醇类的缩醛反应报道较少. 统的合成方法是在无机强酸(硫酸、盐酸、磷酸等)催 本文采用自行设计的纳米 TiO2 光催化反应体系 化下, 将醛与醇直接反应生成缩醛, 虽然产率很高, 进行了芳香醛与醇的缩醛反应研究, 探讨了反应时 但强酸对设备腐蚀严重, 且反应时间长、后处理复