《有機催化體系內貝克曼重排反應的微型化研究》是依託清華大學，由張吉松擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：有機催化體系內貝克曼重排反應的微型化研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張吉松
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
貝克曼重排反應是實現酮肟向醯胺轉化的經典方法，在化學合成和工業生產中具有重要的作用。傳統的煙酸重排法存在反應難以控制、副產大量硫酸銨等問題。開發新型的催化體系，提高過程效率和可控性，減少甚至消除硫酸銨副產，一直是貝克曼重排新技術的發展方向。本項目以微反應器為研究平台，以基於三氟乙酸的有機物為催化體系，以芳烴酮肟、脂肪族酮肟和大環酮肟為底物，研究該催化體系的普適性，探討酮肟分子結構對於轉化性能的影響規律；深入研究有機催化的貝克曼重排反應的動力學規律和機理過程，探索產物、催化劑和溶劑環境的相互作用規律，建立重排反應的數學模型，為發展新一代貝克曼重排新技術和新裝備提供基礎。
結題摘要
本項目圍繞“基於三氟乙酸的有機催化體系催化酮肟重排的反應性能”和“微反應器內有機酸體系下的貝克曼重排反應動力學和機理過程”兩個關鍵科學問題開展研究工作，重點研究了：（1）有機酸催化體系下酮肟重排的反應性能；（2）有機酸催化體系下重排反應微尺度動力學和反應機理；（3）有機酸催化體系下重排反應數學模型和模擬。本項目搭建研究有機酸催化重排反應的微反應系統；研究不同反應條件下有機酸催化酮肟重排反應的轉化率和選擇性；建立氣相色譜和氣質聯用的分析檢測手段，研究重排反應中的副產物種類和變化規律。搭建了基於線上紅外成像的微反應系統快速測定重排反應反應熱和動力學；微反應系統內高溫下有機酸催化重排反應動力學，研究了三氟乙酸和溶劑濃度對反應歷程的影響規律；研究並確定了醯胺對反應的抑制作用，獲得了包括醯胺抑制作用的動力學參數。提出微混合尺度的概念，用來評價微混合設備和操作條件下的混合性能；建立了有機酸催化重排過程的動力學模型；採用本質安全評價的方法，研究了有機溶劑、有機酸和微反應器的套用對於反應安全的影響。通過本項目的研究有望指導新型微反應設備和系統設計和開發，為重排微反應過程的產業化提供基礎。 項目執行期間在化工主流期刊上發表SCI 論文10篇，申請發明專利4 項，參加國際學術會議3次；培養博士生3 名，碩士生1名。
