固體堿性催化劑材料的應(yīng)用

伍浩鵬

摘 要：使用固體催化劑能夠有效避免可溶解性的催化劑導(dǎo)致的麻煩，能夠較容易地分立產(chǎn)物和反應(yīng)物并且不對(duì)環(huán)境造成破壞，固體酸堿性催化劑的應(yīng)用尤為廣泛，其中固體堿性催化劑的優(yōu)勢(shì)是其它固體或者液體催化劑所無(wú)法比的，固體堿性催化劑能夠有效分立催化劑和溶劑，更重要的是不具有腐蝕性，但是有關(guān)專家對(duì)其研究甚少，筆者在這里探討固體堿性催化劑材料的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：固體；堿性催化劑；材料；應(yīng)用

目前，受到環(huán)境保護(hù)主題的影響，工業(yè)生產(chǎn)中如何有效保護(hù)環(huán)境成為熱點(diǎn)問(wèn)題，環(huán)境友好催化劑也就越來(lái)越受到關(guān)注。固體堿性催化劑有著高活性、反應(yīng)條件低、易于分離產(chǎn)物及保護(hù)環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，逐漸發(fā)展成為未來(lái)的環(huán)境友好型催化劑。大量的研究實(shí)踐證明，很多化學(xué)反應(yīng)都需要在堿性的環(huán)境下開(kāi)展，特別對(duì)于精細(xì)化工等方面，人們對(duì)固體堿性催化劑的熱情逐漸被點(diǎn)燃，對(duì)固體堿性催化劑的研究及應(yīng)用，本文主要探討一下幾個(gè)方面。

1 KF型固體堿

KF型固體堿的研究比較早，通常其制成方法是把KF分散在各種各樣的載體上例如像NaY沸石，、等等。實(shí)際上在1986年Ando等人就早就使用KF作為催化劑開(kāi)展了苯酚鄰甲酞化實(shí)驗(yàn)。Villemin等人也開(kāi)始使用作為催化劑，在在氧化劑碘存在

下用烯烴和活潑亞甲基化合物反應(yīng)合成了環(huán)丙烷衍生物。他們這一實(shí)驗(yàn)都給藥物活性的環(huán)丙烷基二麟酸四乙醋的合成打下了基礎(chǔ)。通過(guò)使用催化劑苯甲醛和丙二酸的反應(yīng)觀察發(fā)現(xiàn)，最終實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物對(duì)象的收率很高，不同于之前使用的機(jī)堿，固體堿性催化劑省去了酸洗、水洗及干燥等步驟，操作方便，并且能夠有效和產(chǎn)物對(duì)象分離開(kāi)，避免了廢棄堿液的排放。固體堿性催化劑可以被重復(fù)使用達(dá)到八次，穩(wěn)定性好，是比較受歡迎的能夠起到保護(hù)環(huán)境的催化劑。

之后，龔成斌等研究者針對(duì)以N為載體的新種類的固體堿也開(kāi)展了探究，并且發(fā)現(xiàn)，這種新型的固體堿的堿性強(qiáng)度是9.3-15之間的時(shí)候和經(jīng)常被使用的固體堿有同樣的催化強(qiáng)度。但是通過(guò)進(jìn)行金屬鈉或者苯基鈉的實(shí)驗(yàn)也可以制成有同樣堿性強(qiáng)度的達(dá)到27以上的固體超強(qiáng)堿。同樣在進(jìn)行縮合反應(yīng)的時(shí)候，其催化性能也很好，這一新領(lǐng)域值得學(xué)者們繼續(xù)探討。

2 含磷型固體堿

含磷型的固體堿使用比較少，屬于新興的，一般情況下，磷的存在形態(tài)是無(wú)機(jī)機(jī)態(tài)的就像、等等。當(dāng)然，也有以有機(jī)磷為基礎(chǔ)形式存在的。例如，曹勝利等人之前使用作為堿，有效催化了亞甲基化合物和鹵代烷并得到了烷基化反應(yīng)，此外，他們?yōu)榱四軌蛴^察無(wú)水磷酸鉀使用為固體堿的情況，學(xué)者們使用鹵代烷，在特定的溫度條件下，使用乙睛作為溶劑，觀察反應(yīng)。最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，丙二酸二乙醋和乙酞乙酸乙酷在上面的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，能夠可以和溴代烷以及伯溴代烷有效反應(yīng)，獲得良好的收率。此外，金屬磷的酸堿類催化劑具有各種各樣的形態(tài)，其催化功能也有很多，既可以使用為酸性的催化劑也可以用作堿性的催化劑。

曾仁權(quán)等研究人員第一次使用二甲胺乙基麟酸與氯化鋇的有效反應(yīng)，最后制成二甲胺乙基麟酸鋇，運(yùn)用NaOH這一溶液對(duì)其進(jìn)行處理，最后得到了固體堿，通過(guò)測(cè)試，固體堿的堿強(qiáng)度是9.3-15之間，類似于使用同樣方法測(cè)試的的堿性的強(qiáng)度。使用固體堿用作催化劑的方法，在表面上堿性強(qiáng)弱程度是同樣的，因此，能夠?yàn)楦玫靥幚順悠穼?duì)象提供方法。

目前雖然我們已經(jīng)具備了表征堿性位的方式，但是有時(shí)候也不能完全滿足要求，需要新的活性位被揭示出來(lái)，以此促進(jìn)固體堿性催化劑的進(jìn)一步研究。毋庸置疑，針對(duì)催化劑表面活性位和反映機(jī)制的相關(guān)的理論的計(jì)算對(duì)研究固體堿性催化劑有幫助，量子化學(xué)計(jì)算能夠有效證明實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)固體堿性催化劑的有價(jià)值研究起到推動(dòng)作用，但是理論計(jì)算畢竟存在限制，需要大量的實(shí)例研究。

此外，還可以進(jìn)一步研究如何將固體堿性催化劑運(yùn)用在新的反應(yīng)體系中，例如，可以尋找只需要使用均像堿性催化劑的催化反應(yīng)，根據(jù)目前催化機(jī)制原理，應(yīng)該有更多的類似的有機(jī)反應(yīng)，能夠?yàn)楣腆w催化劑的運(yùn)用提供大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

受到清潔生產(chǎn)及環(huán)保的響應(yīng)，固體催化劑在工業(yè)中的運(yùn)用逐漸成為趨勢(shì)，既可以運(yùn)用在分子縮合反應(yīng)中也可以運(yùn)用在石油中用來(lái)脫出其中的硫醇。但是，目前有一個(gè)問(wèn)題就是固體活性堿可能被二氧化碳等混合產(chǎn)生毒氣，需要加強(qiáng)其在空氣的中穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生有害物質(zhì)。因此，探索有機(jī)磷酸鹽固體鹽是克服這一問(wèn)題的方向。此外，由于很多化學(xué)運(yùn)用都需要在超強(qiáng)堿的環(huán)境下進(jìn)行，所以需要對(duì)此加強(qiáng)研究，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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