固體磺酸催化環(huán)己酮肟液相貝克曼重排制備己內(nèi)酰胺工藝研究.pdf

1、己內(nèi)酰胺是一種重要的有機(jī)化工原料，在汽車、紡織、醫(yī)藥、機(jī)械、電子等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的工藝是采用濃硫酸或發(fā)煙流酸催化生產(chǎn)己內(nèi)酰胺，反應(yīng)后需氨水中和產(chǎn)物，這個(gè)過(guò)程存在嚴(yán)重的環(huán)境問題和經(jīng)濟(jì)問題，如不可避免的設(shè)備腐蝕、產(chǎn)品分離困難以及大量低附加值銨硫酸鹽的形成。環(huán)己酮肟的氣相重排反應(yīng)溫度一般在300℃以上，導(dǎo)致己內(nèi)酰胺選擇性低且催化劑易結(jié)焦失活。因此，液相Beckmann重排受到了越來(lái)越多的關(guān)注，尋找反應(yīng)條件溫和，綠色可回收的催

2、化劑仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。因此，本篇文章是以不同類型的固體酸代替液體的煙酸作為催化劑，在溫和反應(yīng)條件下研究了環(huán)己酮肟的液相Beckmann反應(yīng)。
　　本文首先考察了兩種不同型號(hào)的磺酸樹脂Nafion-H和Amberstly-15催化環(huán)己酮肟液相Beckmann重排反應(yīng)。研究了溶劑、溶劑的除水、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、催化劑用量、再生時(shí)硫酸濃度等因素對(duì)反應(yīng)的影響規(guī)律，優(yōu)化了重排反應(yīng)條件，并對(duì)樹脂的重復(fù)使用性能進(jìn)行考察。結(jié)果表明，以Nafion

3、-H為催化劑，環(huán)己酮肟（2.0g），溶劑為DMSO（20ml），催化劑Nafion-H（0.4g），130℃反應(yīng)12h，環(huán)己酮肟轉(zhuǎn)化率達(dá)84.2％，己內(nèi)酰胺選擇性為72.9%。以Amberstly-15為催化劑，環(huán)己酮肟2.0g，溶劑為DMSO（20ml），催化劑Amberstly-15（0.4g），130℃反應(yīng)12h，環(huán)己酮肟轉(zhuǎn)化率達(dá)75.3%，己內(nèi)酰胺選擇性為70.9%。兩種磺酸樹脂都能取得較好催化效果，催化劑容易從溶液中分離和回收

4、，并可重復(fù)使用。
　　其次，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)易的連續(xù)性裝置，初步實(shí)驗(yàn)研究了由環(huán)己酮肟溶于溶劑DMSO所配制的反應(yīng)液通過(guò)Nafion-H、Amberstly-15兩種磺酸樹脂層，模擬了一邊進(jìn)料一邊出料的反應(yīng)過(guò)程,既考慮基礎(chǔ)研究的需要又考慮應(yīng)用價(jià)值的體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，磺酸樹脂能連續(xù)催化環(huán)己酮肟重排生成己內(nèi)酰胺，但反應(yīng)時(shí)間較短約16h。再生后繼續(xù)用于反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步縮短，反應(yīng)效果不理想。
　　此外，本文還考察了以苯酚為溶劑，