《環烷烴與NOX直接醯胺化反應中的多相催化作用》是依託湖南師範大學，由毛麗秋擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：環烷烴與NOX直接醯胺化反應中的多相催化作用
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：毛麗秋
- 依託單位：湖南師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
圍繞著醯胺類化合物及其衍生物生產工藝的綠色化發展，開展環烷烴與NOX(X=O,ONO,ONO2,ONO3,HSO4,Cl等)直接醯胺化反應的研究。比較研究C5-C7環烷烴與NOX多相反應時分子中不同C-H鍵和氮氧物種的反應多樣性，設計和研究耐酸催化劑的性能調變方法，考察催化調控醯胺化、硝化、亞硝化與氧化的化學選擇性和區域選擇性的方法，考察反應介質和製備方法對催化劑活性、選擇性、穩定性和耐酸性的影響，利用密度泛函量化計算和流動反應實驗研究多相催化環烷烴醯胺化時微觀獨立分子中的電子結構與巨觀總包反應動力學之間的關聯，利用非穩態技術表征催化活性中心的狀態和反應機理，認識環烷烴一步醯胺化的反應規律，為發展醯胺類化合物合成的新技術提供基礎，豐富含氮化合物的製備科學，促進我國化學工業、高能材料和功能材料等領域的技術創新。
結題摘要
己內醯胺是一種重要的有機化工原料，廣泛用於化學纖維和工程塑膠。目前工業生產己內醯胺主要是以苯、苯酚和甲苯為原料，經過環己酮-羥胺路線得到環己酮肟，然後環己酮肟在發煙硫酸中通過貝克曼重排生成己內醯胺。這些方法一般都經過多步反應來合成，原子經濟利用率低且生成大量的副產物硫酸銨。因此採用綠色工藝，減少環境污染、簡化工藝路線已成為己內醯胺生產的研究重點。從合成和工業的角度來看，直接利用環己烷為原料通過一步反應合成己內醯胺是很有意義的。本項目採用環己烷為原料，通過設計和選擇合適的催化劑，在發煙硫酸介質中，與亞硝基硫酸反應，一步製得了己內醯胺，探索了一條合成己內醯胺的新路線。並且通過對催化劑的篩選和反應條件的最佳化，尋找出了環己烷液相亞硝化反應一步生成己內醯胺的最佳催化劑和最優的反應條件。 本項目工作研究了有機脂肪羧酸、活性碳以及第四周期過渡金屬的醋酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽以及氯化物等做催化劑時，環己烷和亞硝基硫酸在發煙硫酸介質中的亞硝化反應，結果表明在以醋酸錳為催化劑的條件下，反應溫度在354 K，反應時間為24小時，亞硝基硫酸和發煙硫酸的質量比為1:3時，環己烷的轉化率為10.9%，己內醯胺的選擇性為52.4%。 設計和製備了一系列非還原型的M-VPO和M-AlVPO複合催化劑、還原型的M-VPO和M-AlVPO複合催化劑以及還原-負載型的M/VPO和M/AlVPO等複合催化劑，並考察了各種類型的VPO複合催化劑對環己烷液相亞硝化反應的影響規律。結果表明，在非還原型的VPO複合催化劑中，發現Mn-Al-VPO複合催化劑給了最佳的反應結果，己內醯胺的選擇性高達34.7%，環己烷的轉化率為11.7%。在還原型的VPO複合催化劑中，發現Mn-Al-VPO複合催化劑給了最佳的催化效果，環己烷的轉化率為20.2%，此時己內醯胺的選擇性高達48.9%。而在還原-負載型的VPO複合催化劑中，發現Mn/AlVPO複合催化劑給了最佳的反應結果。在最最佳化反應條件下，己內醯胺的選擇性高達72.9%，環己烷的轉化率為9.8%。 本項目工作為一步合成己內醯胺提供了一條全新的思路，具有潛在的套用前景和突出的理論意義。
