3，3-二甲基-1，5-二氧杂螺[5.5]十一烷-9-酮的合成研究

摘要

3，3-二甲基-1，5-二氧杂螺[5.5]十一烷-9-酮是具有双官能团的重要有机合成原料，被广泛地应用于医药中间体和液晶材料的合成中。本文通过比较现有几种3，3-二甲基-1，5-二氧杂螺[5.5]十一烷-9-酮的合成方法的优缺点，选择了以酸为催化剂、1，4-环己二酮和新戊二醇为原料的路线进行研究。 通过正交试验，考察了各因素对反应的影响。实验结果表明，以硫酸为催化剂，反应温度25℃，反应时间30min，初始原料n(新戊二醇)：n(1，4-环己二酮)=1：1.2，初始反应液浓度为1.125mol·L-1，催化剂用量为反应物料总摩尔质量的10％，单新戊二醇缩1，4-环己二酮的收率为62.9％。在此基础上，对硫酸催化1，4-环己二酮和新戊二醇脱水缩合反应的动力学进行了测试，确定出该反应的总表观反应级数为二级，对组分新戊二醇与1，4-环己二酮缩合的表观反应级数各为一级。 基于绿色化学的考虑，本文进一步考察了以阳离子交换树脂代替硫酸作为催化剂的可能性，通过对比多种阳离子交换树脂的催化结果，发现NKC-9大孔干氢型强酸性树脂对本反应有很好的催化效果。 首次将树脂NKC-9应用于单新戊二醇缩1，4-环己二酮的催化合成，并通过优化反应条件，得出了该催化剂最佳使用条件为：在二氯甲烷溶液中，于25℃和反应液浓度为1.3mol·L-1，催化剂用量为反应物料总质量的15.4％，反应110min，新戊二醇的转化率达94％，所得目标产物单缩酮收率达74.6％。与传统酸性催化剂相比，采用树脂NKC-9作为反应催化剂不仅提高了反应的收率(比硫酸催化高出12％)，简化了反应的工艺流程，无酸腐蚀和污染问题，后处理简单，且催化剂无需处理可重复使用多次。 通过红外光谱分析、核磁共振谱图分析、熔点分析等一系列分析方法验证了所合成的产物为目标产物3，3-二甲基-1，5-二氧杂螺[5.5]十一烷-9-酮。

目录

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第一章文献综述

1.1概述

1.1.1 3,3-二甲基-1，5-二氧杂螺[5.5]十一烷-9-酮的性质

1.1.2 3,3-二甲基-1，5-二氧杂螺[5.5]十一烷-9-酮的用途

1.2工艺评述

1.2.1对环己二醇氧化法

1.2.2醇酮缩合法

1.2.3其它方法

1.3固体酸催化

1.3.1环境友好型催化的意义及发展趋势

1.3.2固体酸催化剂的定义及分类

1.3.3阳离子交换树脂

1.4本论文的工作

第二章实验部分

2.1实验原料及仪器

2.1.1实验原料

2.1.2实验设备及检测仪器

2.2实验方法及步骤

2.2.1传统酸催化合成单缩酮

2.2.2硫酸催化反应的动力学测试

2.2.3阳离子交换树脂催化合成单缩酮

2.3分析方法

2.3.1标样的制备

2.3.2样品的分析

第三章结果与讨论

3.1酸催化醇酮缩合的反应机理

3.2酸催化合成单缩酮实验

3.2.1酸催化反应的工艺条件

3.2.2实验和产物确认

3.2.3正交试验结果与分析

3.2.4后处理工艺的改进

3.3动力学测试

3.3.1动力学测定原理

3.3.2反应级数的求取

3.3.3结果分析

3.4固体酸催化

3.4.1各种树脂的物理和化学性质

3.4.2工艺路线及工艺条件初探

3.4.3初步实验和产物的确认

3.4.4工艺条件的优化

3.4.5正交试验结果与分析

3.4.6催化剂重复使用的性能测试

第四章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

附 录

致 谢