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香兰素是目前应用最为广泛的香料之一,主要合成路线为传统的化学合成法,存在工艺路线长,反应效率低,产品难分离,三废严重等缺点。本文利用绿色合成化学的观点,研究了催化氧化法合成香兰素工艺的两个氧化体系:
一、次氯酸钠氧化体系:活性炭载体负载FeCl3为催化剂,最优反应条件下,香兰醇转化率57.7%,香兰素选择性和收率分别为47.1%、27.2%;
二、空气氧化体系:以过渡金属元素为催化剂活性组分,考察了催化剂活性组分、载体、负载量,制备条件等对催化剂性能的影响。通过对催化剂活性评价,确定了以Cu、Co为主要活性组分,Ce为助剂,γ-Al2O3+TiO2为载体的最优催化剂。XRD、XPS、LRS、TEM等现代分析方法对催化剂结构和表面性质研究表明,催化剂活性组分部分与载体发生强相互作用,生成了CuAl2O4、CoAl2O4,剩下以氧化物形式存在的部分高度分散在载体表面。
实验结果表明,对空气氧化体系来说,最优反应条件下香兰醇的转化率可达95.4%,香兰素选择性为87.0%、收率为83.0%,明显优于次氯酸钠氧化体系。
Cu/Co/Ce/γ-Al2O3+TiO2催化剂的制备工艺简单,原料价格低廉;催化剂的选择性高,反应副产物少;催化剂易于分离,可以循环使用,环境友好,属于绿色化生产,具有较强的工业应用前景。