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MPV反应催化合成香茅醇的研究 （化学与制药工程学院 制药工程专业0502班） 摘要：本文主要进行新的分子筛催化剂的制备并应用于催化合成香茅醇的研究。以产物的收率和选择性作为考察指标，采用单因素多水平方法，研究了催化剂的活性以及影响反应的各种因素如反应原料配比，反应温度MPV反应合成香茅醇，步骤简单，辅助原料异丙醇、副产物丙酮和产物容易实现分离，而且可循环使用，采用分子筛催化剂可重复利用，不产生三废及污染，符合绿色化工发展趋势[2-3]，此方面研究未见国内外报道。 本课题意义在于针对空间位阻体积庞大的醛酮化合物通过MPV反应合成相应的醇具有一定的难度，开发相应的催化剂解决某些化合物MPV反应的低转化率和低选择性的研究。 1.实验部分 1.1仪器与药品 油浴锅、磁力搅拌器、循环水式真空、 斜三口烧瓶、梨型烧瓶 空气冷凝管、旋转蒸发仪、分水器。 药品：异丙醇、香茅醛、BEA分子筛，所有药品使用前未经进一步提纯。 1.2反应原理[4] 1.3实验步骤 1.3.1催化剂的制备[5] H-BEA分子筛催化剂的具体制备方法如下： 称取5.0g工业用H-BEA分子筛催化剂，置于500mL圆底烧瓶中。称取硝酸胺20.01g溶于适量水中，在室温下用500mL容量瓶配成1.0mol/L的溶液。将1.0mol/L的硝酸胺溶液倒入500mL圆底烧瓶中，在室温下使用电磁搅拌器连续搅拌3h。然后抽滤得滤饼，继续加入1.0mol/L的硝酸胺溶液，室温下电磁搅拌器连续搅拌3h。继续抽滤得滤饼，继续加入1.0mol/L的硝酸胺溶液，室温下电磁搅拌器连续搅拌3h。抽滤得滤饼，105.0℃干燥10h。将干燥过H-BEA分子筛催化剂室温25℃下焙烧到550℃用时53min,并在550℃培烧8h后置干燥器内备用。 依上述方法根据需要依次分别配置1.0mol/L的硝酸镁溶液、1.0mol/L的硝酸钠溶液分别制备Mg-BEA、Na-BEA分子筛催化剂。 Zr-BEA 分子筛催化剂的制备 称取氧氯化锆 0.02 mol（6.445g），称取未焙烧的H-BEA分子筛催化剂 1g，加入乙醇50ml，磁力搅拌室温反应4h，用旋转蒸发仪蒸出大部分的乙醇，待有少量的乙醇存在时转移到坩埚里，用电热套蒸出少量的乙醇待析出晶体停止加热，将晶体105.0℃干燥10h。将干燥粉末分子筛催化剂室温25℃下焙烧到550℃用时53min,并在550℃培烧8h后置干燥器内备用。 注意：各种分子筛催化剂均需培烧后方可使用，而且培烧的温度也要有所要求，否则活性不高。 1.3.2香茅醇的制备 称取香茅醛0.005mol(0.77g)，异丙醇0.10 mol（6.01g），0.42g（50％）分子筛催化剂。组装实验仪器，依次加入香茅醛、异丙醇和50％分子筛催化剂。使用液体石蜡加热，用电接点温度计控温，电动搅拌器进行搅拌。在82.0—83.0℃产生回流，沸腾，继续搅拌加热2h。实验结束后，拆卸仪器，将溶液冷却过滤，滤液置于小瓶中待测，滤渣催化剂回收等待重复利用。 2.结果与讨论 本次课题进行单因素多水平实验，主要考查香茅醇合成的影响因素主要反应温度0.10mol (6.01g)，催化剂用量均为10%/g，研究了不同的反应时间对于MPV反应的收率和催化剂作用的影响。如图2所示： 图2 反应时间对反应转化率的影响 由图2可以看出：随着反应时间的增加，产品转化率和选择率均是先升高，后降低的趋势。但转化率的变化趋势相对较缓慢，选择率的变化趋势相对较剧烈。这说明反应时间对产品的转化率影响相对较小，对选择率的影响较大。由图形走向可以看出，反应时间为4小时为最佳。 2.3催化剂的用量 在固定原料香茅醛0.005mol (0.77g)，异丙醇0.10mol (6.01g)，反应时间为2小时，研究了催化剂的用量不同对于MPV反应的收率的影响，如图3所示： 图3催化剂用量对反应转化率影响 由图3可以看出随着催化剂的用量的增加，产物的产量明显增加，对H-BEA催化剂，当催化剂的用量超过50%/g后，产品的转化率和选择性增加趋势不再明显,对H-BEA催化剂用量为50%/g为佳。 2.4原料配比的影响 在固定原料香茅醛0.005mol (0.77g)，催化剂用量均为50%/g，反应时间为2小时，分别用不同倍量的异丙醇参与反应，研究了H-?分子筛催化MPV反应合成香茅醇时对转化率和选择性的影响考察，如图4所示： 图4 不同原料配比对反应的影响 由图4可以看出：随着原料配比的增加，产品的转化率和选择率均呈现先逐渐升高，然后逐渐降低，最后又升高。这可能是因为原料异丙醇在与香茅醛以1：1反应的同时，又作为溶剂影响反应。随着溶剂异丙醇的增加，催化剂的浓度有所降低，从而降低了单位体积内催化剂的活性。所以考虑到原料配比安排