超強(qiáng)酸的應(yīng)用

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1、一、超強(qiáng)酸的應(yīng)用超強(qiáng)酸主要在柯機(jī)合成屮作為催化劑，例如烴的異構(gòu)化、烷基化、氣化、聚合反成等以及醇的脫水反應(yīng)、酯化反應(yīng)等。超強(qiáng)酸的催化作川較傳統(tǒng)催化劑具有無可比擬的優(yōu)越性。1.烷烴的異構(gòu)化。在烷烴屮，丁烷至壬烷的異構(gòu)化具有重要的價位。例如，通過烷烴的異構(gòu)化反應(yīng)，可以明顯改變汽汕的性能，提高其辛烷值，改善其抗爆性。比川傳統(tǒng)方法承加抗爆震劑及芳烴等具宥較高的優(yōu)越性，對提高汽油品質(zhì)，減少環(huán)境污染都具有非常$要的意義。烷烴的異構(gòu)化，過去都是采川A1C13或H2SO4,作為催化劑?；蛴肞t-SiO2作為催化劑，先使烷烴脫氫，然后再在固體酸的作用下進(jìn)行異構(gòu)化，反應(yīng)過程雜.催化劑昂貴，條件苛刻，JI

2、對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。采用超強(qiáng)酸作為催化荊進(jìn)行烷烴的異構(gòu)化.反/、v:可在常溫卜進(jìn)行.不鉍腐蝕設(shè)備且產(chǎn)物易于同催化劑分離，選擇較高。2.烷蕋化反應(yīng)。芳烴與烷烴的烷菽化是制造石油化學(xué)品原料和高辛烷值汽油餾分的重要反應(yīng)。采川傳統(tǒng)催化技術(shù)，一般存在反應(yīng)溫度、壓力較高、指耗人、速度慢及沒備腐蝕嚴(yán)重等問題.川同體超強(qiáng)酸作催化劑可使反應(yīng)在常溫、常壓下進(jìn)行。在氟磺酸酯(FSO3R)屮，O—R鍵是共價鍵，極化作川人，因此基表現(xiàn)出強(qiáng)的親電子性。例如氟磺酸甲酯足強(qiáng)有力的甲基化試劑。CH3OH+CF3SO3CH3—CH3OCH3+CF3SO3HCH3OC2H5+FSO3CH3-CH3OCH3+FSO3C2H5C

3、H3COOC2H5+FSO3CH3->CH3COOCH3+FSO3C2H53.氧化反應(yīng)。在超強(qiáng)酸中臭氧和過氧化鉍先加質(zhì)子仙‘成HsCT、HsOf,這些離子可與f鍵作用。例如：異丁烷在魔酸中用過氧化氫氧化可牛.成丙酮與甲醇。(CHs)sCHFS(X;H-SbF3H:Q:)CHsCHs^>C=O.CH3OH芳香烴在此情況下可在低溫下被鋱化成酚，產(chǎn)率很高。ArHH2O2FSO3H-SO2CIFArOH在超強(qiáng)酸的作川K.烷烴、芳烴4被氧化為醇、酮、酚等，較重要的反應(yīng)奮異丁醇氧化制丙酮和甲醇、芳烴鉍化成酚等，氧化劑為03或比()2,條件為常溫?；?。Baeyer-Villiger氧化Baeyer

4、-Villiger氧化反應(yīng)對于有機(jī)合成是不N*缺少的手段，但不近用甲酮，nJ*是奔:H2O2-FSCbH中，連丙酮也被氧化成醋酸。HiOz-FSOsH/-60t：CH3COCH3U20CHsCOOH-CHsOH4.聚合反應(yīng)。在超強(qiáng)酸的作用下，甲烷在50°C可聚合成C4-C10的烷烴，該反應(yīng)為由低級烷烴制備高級烷烴時產(chǎn)生了新的思路。在工業(yè)上冇可能用CH4、C2H6等制各燃料汽油。高、轉(zhuǎn)化率低、反應(yīng)產(chǎn)物不單一等缺點(diǎn)。采川固體超強(qiáng)酸作催化劑，則可使反皮溫度人人降低、轉(zhuǎn)化率提商。FSOsH-SbFsCH4、、CH5C4H10CsHsc-c鍵的生成是由于反應(yīng)中的活性成分很強(qiáng)的chT、C2H5+

5、等碳烯鐺離了在超強(qiáng)酸中能與烷烴作川生成碳鐺離子CHs—H+CHT-H+CHs-CHs+-H*C2H5+H:1.酯化反應(yīng)。精細(xì)化工牛.產(chǎn)屮.酯化反應(yīng)一般采川液體酸作催化劑。酸耗量人、沒備腐蝕嚴(yán)重且產(chǎn)物難以同催化劑分離、收率較低。用岡體超強(qiáng)酸作催化荊，則酸耗朵小、轉(zhuǎn)化率窈、對設(shè)備腐蝕小,蛣大的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物與催化劑自然分離.適合連續(xù)操作、不問斷生產(chǎn)。檸檬酸三丁酯(TBC)作為最安全'對環(huán)境友好的增槊劑之一K應(yīng)用前景十分廣闊，但y前工、Ik牛產(chǎn)上主要采用硫酸作催化劑帶來設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染、工藝流程長等一系列缺點(diǎn)而S04/MxOy型固體超強(qiáng)酸催化劑4望兌服這一系列缺點(diǎn)，檸檬酸與正丁醇的酯化反應(yīng)4

6、制備擰檬酸三丁酯(TBC)2.鉍交換在一般酸性情況下，只有連接在0、N、S等原子上的一些處于三鍵碳上或烯丙葙位置上的活性較大的氫原了?才nH皮交換，在超強(qiáng)酸中，與伯仲叔碳原了連接的氫都能被交換。FSOzD一SbF3/H+RH'——>R^dR-D+H二、固體超強(qiáng)堿催化劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用1.烯烴的雙鍵轉(zhuǎn)移#一蒎烯異構(gòu)為a—蒎烯是香料化工的重要反成用SrO冋體超強(qiáng)堿做催化劑，該反成在室溫下能很快進(jìn)行，且選擇性可達(dá)100%明顯優(yōu)于過去專利報道的Ca(NH)2和M/A1203催化劑.用一A1203—NaOH—Xa固體超強(qiáng)堿為催化劑，室溫下可使5—乙烯基雙環(huán)［2,2,1］—2—庚烯(VXB)異

7、構(gòu)為5—乙叉雙環(huán)［2,2,1］—2—庚烯(ENB),反應(yīng)轉(zhuǎn)化率達(dá)99.7%,ENB的選擇性達(dá)99.9%以上。固體超強(qiáng)堿催化的烯烴雙鍵轉(zhuǎn)移反應(yīng)還有：1,4一戊二烯異構(gòu)為1,3—戊二烯，2,3—二rp基一3—丁烯異構(gòu)為2,3—二屮基一4一丁烯，3?蒈烯異構(gòu)為2—蒈烯，2?T叉4,4,6-三甲基雙環(huán)［4,2,0］辛烷異構(gòu)為2,4,4,6?四甲基雙環(huán)［4,2,0］庾烯等。2.含雜原子不飽和化合物的雙鍵轉(zhuǎn)移對于一些含N或0的不飽和化合物，如烯丙胺和烯丙醚的雙鍵轉(zhuǎn)移反