固载磷钨酸锡催化的醚化和苄基化反应研究

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采用浸渍法,将磷钨酸锡负载到载体活性炭上,并在表面引入蔗糖经过高温碳化从而在磷钨酸锡表面覆盖碳层最终得到稳定的固体酸催化剂C/Sn0.75PW/C。分别考察了该催化剂对于醇脱水醚化反应和芳烃苄基化反应的催化性能,结果表明该催化剂对于这两种类型的反应具有高活性和选择性。  采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、NH3程序升温脱附和N2吸附-脱附对系列催化剂进行表征分析。FT-IR分析表明金属离子的引入没有改变杂多酸阴离子的Keggin结构,XRD分析显示,催化剂含有活性炭结构,杂多酸金属盐高度分散在载体活性炭的孔道内。NH3-TPD分析表明锡离子的引入使得磷钨酸的酸性得到进一步增强。BET分析显示,负载Sn0.75PW后的活性炭其比表面和孔容有较大程度的下降,但并没有明显改变孔径的分布。  以对甲基苯甲醇与正丁醇的不对称醚化反应实验结果表明,其优化条件为:1mmol对甲基苯甲醇、1mL正丁醇作为溶剂、催化剂C/Sn0.75PW/C-450用量50 mg、反应温度120℃、时间2h。在此反应条件下,原料的转化率和产物的选择性都达到了99%以上。在最优条件下催化剂可以回收使用5次而不会出现明显的活性下降,具有较高的稳定性。催化剂C/Sn0.75PW/C-450可以有效的催化系列含有不同功能性基团的芳香醇和系列烷基醇的不对称醚化反应。供电子基团有利于不对称醚化反应的进行,而吸电子基团会使得反应变得困难,特别是对于强吸电子能力的硝基,导致其反应不能进行。位阻效应对于该催化剂的催化效果影响并不明显,具有较大空间位阻的叔丁醇其醚化反应收率在90%以上。  以苯甲醇与苯的苄基化反应实验结果表明,其优化条件为:1 mmol苯甲醇、1mL苯作为溶剂、催化剂C/Sn0.75PW/C-450用量60 mg、反应温度80℃、时间6h。在此反应条件下,原料的转化率和产物的选择性都达到了99%以上。在最优条件下催化剂可以回收使用5次而不会出现明显的活性下降,具有较高的稳定性。催化剂C/Sn0.75PW/C-450可以有效的催化系列含有不同功能性基团的苄醇和芳烃的苄基化反应。吸电子基团有利于苄化反应的进行,而供电子基团会使得反应变得困难,特别是对于较强供电子能力的甲氧基,导致其反应不能进行,而对于位阻效应的影响,具有较大位阻的邻位取代基的苄醇其苄基化反应收率要比间位和对位的反应收率低一些。
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