【摘 要】
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目前国内乙二醇特别是煤制乙二醇产量逐年大幅增加,且存在价格低廉、市场低迷、下游单一等问题,针对乙二醇的高值精细转化开展研究具有重要的市场需求和经济意义。吲哚作为乙二醇下游产物之一,在药物、食品、染料、香料、农药等领域广泛应用。基于文献分析发现,以乙二醇和苯胺合成吲哚的反应机理尚不明确,且存在催化剂结构复杂且价格昂贵、反应温度高、收率低等问题,故本文对以乙二醇和苯胺为原料合成吲哚的反应进行研究,以期
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目前国内乙二醇特别是煤制乙二醇产量逐年大幅增加,且存在价格低廉、市场低迷、下游单一等问题,针对乙二醇的高值精细转化开展研究具有重要的市场需求和经济意义。吲哚作为乙二醇下游产物之一,在药物、食品、染料、香料、农药等领域广泛应用。基于文献分析发现,以乙二醇和苯胺合成吲哚的反应机理尚不明确,且存在催化剂结构复杂且价格昂贵、反应温度高、收率低等问题,故本文对以乙二醇和苯胺为原料合成吲哚的反应进行研究,以期在阐明反应机理的基础上实现吲哚的高效合成,为乙二醇的高值转化提供有效途径。采用气相色谱外标法建立原料苯胺和产物吲哚的定量分析方法,并以原料苯胺的转化率、产物吲哚的收率及反应的选择性作为评价指标对催化剂性能进行评价。对多组分催化体系催化乙二醇和苯胺合成吲哚的反应进行了研究。在对主催化剂和助催化剂组成进行考察的基础上,进一步对催化剂用量、反应温度、反应时间等因素进行了优化,研究发现,使用5%Pd/C为主催化剂,Mn O2和对甲基苯磺酸(Ts OH)为助催化剂的三组分催化体系较为理想。当苯胺用量为1 mmol,乙二醇用量为54 mmol,在185℃反应24 h后吲哚收率达28.7%。采用GC-MS对反应液进行了分析,并在此基础上对反应机理进行了推测。对负载型催化剂的制备及性质进行了研究,并将其用于乙二醇和苯胺合成吲哚的反应对催化性能进行了评价。通过考察制备方法、载体结构、金属种类及负载量等因素对催化剂性能的影响,确定了催化效果最好的催化剂,即以酸性Al2O3为载体,采用浸渍法制得的负载量为3 wt%的Pt/Al2O3。采用XRD、BET、XPS、NH3-TPD、TEM等手段对催化剂的结构进行了表征。结果表明,Pt/Al2O3为弱酸性催化剂;Pt颗粒以纳米尺寸高度分散在载体Al2O3表面,Pt的加入并未影响Al2O3的晶体结构。在此基础上,进一步对反应条件进行了优化,结果表明,苯胺用量为1 mmol苯胺,乙二醇用量为54 mmol,Pt/Al2O3用量为0.012 mmol,于190℃反应24 h后吲哚收率达53.6%。在采用GC-MS对反应体系进行监控和分析的基础上,对反应机理进行了推测。研究发现,反应过程经历脱水、脱氢,N-苯基乙醇胺为关键中间体,N,N’-二苯基乙二胺为主要副产物。综上,Pt/Al2O3可催化以乙二醇和苯胺为原料合成吲哚,具有催化剂结构简单、反应条件温和、反应效果好等特点。
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