离子交换树脂催化剂Amberlyst15

离子交换法制备催化剂

离子交换法制备催化剂
离子交换法是一种制备催化剂的方法，其基本原理是利用离子交换树脂将金属离子或其他离子与树脂上的离子进行交换，从而制备出具有特定催化性能的催化剂。

离子交换法制备催化剂的步骤如下：
1. 选择合适的离子交换树脂，将其充分膨胀。

2. 将需要交换的离子与树脂接触，使其进行离子交换。

3. 将交换后的树脂进行洗涤和干燥处理，得到催化剂。

离子交换法制备催化剂的优点在于可以制备出具有特定催化性能的催化剂，且制备过程简单、操作方便。

同时，离子交换树脂具有较高的选择性和反应活性，可以有效地提高催化剂的催化效率。

离子交换法制备催化剂的应用范围广泛，包括有机合成、环境保护、能源开发等领域。

例如，在有机合成中，离子交换法制备的催化剂可以用于催化酯化、氧化、加氢等反应；在环境保护中，离子交换法制备的催化剂可以用于废水处理、大气污染控制等；在能源开发中，离
子交换法制备的催化剂可以用于石油加工、生物质转化等。

总之，离子交换法是一种有效的制备催化剂的方法，具有广泛的应用前景。

随着科技的不断发展，离子交换法制备催化剂的技术也将不断完善，为各个领域的发展提供更加有力的支持。

离子交换树脂应用进展

离子交换树脂应用进展廖庄华（化学与生物工程系应化091班学号0906********）摘要：介绍了离子交换树脂在药学、天然产物提取分离有机催化剂的应用进展。

关键词：离子交换树脂口服药物树脂液体缓控释给药系统催化剂废水处理离子交换树脂是一类带有功能基团的可以再生、反复使用且不溶性惰性高分子材料，不为生物体吸收。

整个分子由三部分组成[1]：具有三维空间立体结构的网状骨架；与网状骨架载体以共价键连接不能移动的活性基团，亦称功能基团；与活性基团以离子键结合，电荷与活性基团相反的活性离子，亦称平衡离子。

如聚苯乙烯磺酸型树脂，其骨架是聚苯乙烯高分子，活性基团是磺酸基，平衡离子是钠离子。

如图1所示。

根据可交换离子的不同，离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类，由于酸碱性强弱不同又可分强酸性和弱酸性阳离子交换树脂及强碱性和弱碱性阴离子交换树脂。

在水介质中，离子与树脂间发生液固两相间的传质与化学反应过程，它们的结合是可逆的，即在一定条件下能够结合，条件改变后也可以被释放出来。

离子交换反应进行的速度与程度受到其结构参数，如酸（碱）性、交换容量、交联度、粒径等的影响。

1.离子交换树脂在药学方面的应用1.1 药物树脂缓控释给药系统离子交换树脂的控释应用主要是在胃肠道中控制药物释放（口服药物树脂缓控释系统）和作为载体用于靶向释放系统。

由于离子交换的可逆性，药物树脂口服进入胃肠道后，与胃肠道中的生理性离子发生反向离子交换反应而持续释放药物，发挥疗效。

由于胃肠液中的离子种类及其强度相对恒定，故药物释放特性可精确服从为目标制剂所设计的控释标准，而不依赖于胃肠道的pH 值、酶活性及胃肠液的体积等生理因素。

但鉴于药物从药树脂复合物中释放较快，因此采取了微囊化技术进一步控制药物的释放，从而形成了第一代的口服药树脂控释系统。

同时为避免贮存期及在胃肠道内因树脂膨胀而引发的控释膜破裂，造成药物“突释”，美国Pennwalt 公司对第一代离子交换胃肠道控释给药系统进行了改进，即将药树脂用浸渍剂（impregnating agent）如PEG4000 和甘油处理，阻止了树脂在水性介质中的膨胀，最后采用空气沸腾床包衣等技术用水不溶性但可渗透的聚合物，如乙基纤维素对药树脂包衣作为速率控制屏障来调节药物释放，由此得到第二代口服药树脂控释系统，即Pennkinetic®系统。

Amberlyst-15型离子交换树脂催化γ-丁内酯酯交换反应的研究

为０９１．１．（．：２５：２５ＷＷｍ）。在该反应条件下，酯交换产物的分离产率达到７％。同时考察了一内酯与其７丁它６种醇的酯交换反应，明了在较高反应温度下，证该树脂对其它醇仍有较好的催化活性（物的质量百分产数为５％一０）０６％。然而，随着醇体积的增大，反应的转化率逐渐下降。
第２４卷第３期
２１０２年３月
化学研究与应用
ＣｅｃｌｓａｃｎｐｌａｉｎｈｍｉａｅｒｈａｄＡｐｉｔＲｅｃｏ
Ｖｏ．４．．ｉ２Ｎｏ３
Ｍａ．，０１ｒ２２
文章编号：０４１５（０２０－４８０１０．６６２１）３８－５０
ｒｃｉｏｄｔｎｆｂｖａｔｎａｄｇｏｏｔｉｄｒａｔｇａ２。ｒｌｈｗｔ－ｕｙｏｃｎｅａｏｔＡｂｒｅｔｎｃｎｉｏｓｏａｏｅｒｃｏｎｏｄｉｌｅｙｌ（ｅｃｎｔ８ＣｆＯｈｂｔｌｔｅｔｍｔｎｌｏｍｅ— ａｏｉｅｉｓａｄｅｉｏｉｒａｏｏｈ
Ａｂｒｓ１ｍｅｌｔ５型离子交换树脂催化＾丁内酯酯ｙ一ｙ一交换反应的研究
赵利飞’刘喜莹李文红康旺，，，，李媛
（．河北师范大学化学与材料科学学院，１河北石家庄００１；５０６００９）５０１２．河北工业职业技术学院环境与化学工程系，河北石家庄

各种型号离子交换树脂

各种型号离⼦交换树脂⼏种常⽤的离⼦交换树脂型号⼀、001x7Na（732）阳离⼦交换树脂本产品是在苯⼄烯⼀⼆⼄烯苯共聚基体上带有磺酸基(-SO3H)的离⼦交换树脂，它具有交换容量⾼、交换速度快、机械强度好等特点。

本产品相当于美国Amberlite IR-120;Dowex-50，德国：Lewatit-100.⽇本：精品⽂档，超值下载Diaion SK-1，法国AllassionCS;Duolite C-20，前苏联ky-3;SDB-3，相当于我国⽼牌号：732；强酸1号、2号、3号、4号；010。

⽤途：本产品主要⽤于硬⽔软化、脱盐⽔、纯⽔和⾼纯⽔的制备，也⽤于催化剂和脱⽔剂，以及湿法冶⾦、分离提纯稀有元素、⾷品、制药、制糖⼯业等。

⼆、201x7（717）强碱性阴离⼦交换树脂本产品是在苯⼄烯⼀⼆⼄烯苯共聚基体上带有季铵基［N(CH3)3OH］的阴离⼦交换树脂，该树脂具有机械强度好，耐热性能⾼等特点。

本产品相当于美国Amberlite IRA-400，德国:Lewatit M500，⽇本：Diaion SA-10A，法国Allassion AG217，前苏联AB-17，相当于我国⽼牌号：717、702、强碱2号、4号、2041号。

⽤途：本产品主要⽤于纯⽔、⾼纯⽔的制备，废⽔处理，⽣化制品的提取，放射性元素提炼，抗菌素分离等。

三、D201⼤孔强碱阴离⼦交换树脂本产品的性能与201×7强碱性阴离⼦交换树脂相似，但有更好的物理及化学稳定性（耐渗透压⼒，耐磨损等）及抗污染性能，由于具有⼤孔结构，因此可⽤于吸附分⼦尺⼨较⼤的杂质以及在⾮⽔溶液中使⽤。

本产品相当于美国Amberlite IRA-900,德国：Lewatit MP-500⽇本：Diaion PA 308。

相当于我国⽼牌号：D231;DK251;731;290。

⽤途:本产品主要⽤于⾼纯⽔的制备（尤其适⽤于⾼速混床）及⽤于凝结⽔净化装置（H-OH或NH4-OH混床系统），也⽤于废⽔处理，回收重⾦属，⽣化药物分离和糖类提纯。

万华化学环氧丙烷所用催化剂

万华化学环氧丙烷所用催化剂
万华化学环氧丙烷是一种广泛应用于工业生产中的化学物质，它可以用于制造涂料、树脂、塑料等多种产品。

而在环氧丙烷的生产过程中，催化剂起着至关重要的作用。

催化剂可以加速反应速率，提高生产效率，降低生产成本。

对于万华化学环氧丙烷的生产过程，常用的催化剂有一种叫做离子交换树脂催化剂。

这种催化剂具有高效、环保、可再生等特点，被广泛应用于化工领域。

离子交换树脂催化剂的主要原料是高分子有机化合物，经过特殊工艺制备而成。

离子交换树脂催化剂在环氧丙烷的生产中起到了至关重要的作用。

它能够有效地催化环氧丙烷的合成反应，提高反应速率和产率。

催化剂的使用不仅可以降低反应温度和压力，减少能源消耗，还可以提高产品的质量和纯度。

离子交换树脂催化剂具有很强的选择性，可以选择性地催化环氧丙烷的合成反应，避免了副反应的发生，提高了产品的纯度。

催化剂还具有较长的使用寿命，可以反复使用多次，减少了废弃物的产生，降低了环境污染。

除了离子交换树脂催化剂，还有其他类型的催化剂可以用于环氧丙烷的生产，如金属催化剂、酸碱催化剂等。

这些催化剂各有特点，适用于不同的生产工艺和条件。

总的来说，万华化学环氧丙烷的生产离不开催化剂的作用。

催化剂能够提高反应速率、产率和选择性，降低能源消耗和环境污染，是化工生产中不可或缺的重要组成部分。

离子交换树脂催化剂作为一种常用的催化剂，具有高效、环保、可再生等特点，在环氧丙烷的生产过程中发挥着重要的作用。

大孔强酸性阳离子交换树脂

大孔强酸性阳离子交换树脂产品详细描述离子交换树脂是一种聚合物，带有相应的功能基团。

其他补充：离子交换技术有相当长的历史，某些天然物质如泡沸石和用煤经过磺化制得的磺化煤都可用作离子交换剂。

但是，随着现代有机合成工业技术的迅速发展，研究制成了许多种性能优良的离子交换树脂，并开发了多种新的应用方法，离子交换技术迅速发展，在许多行业特别是高新科技产业和科研领域中广泛应用。

近年国内外生产的树脂品种达数百种，年产量数十万吨。

在工业应用中，离子交换树脂的优点主要是处理能力大，脱色范围广，脱色容量高，能除去各种不同的离子，可以反复再生使用，工作寿命长，运行费用较低(虽然一次投入费用较大)。

以离子交换树脂为基础的多种新技术，如色谱分离法、离子排斥法、电渗析法等，各具独特的功能，可以进行各种特殊的工作，是其他方法难以做到的。

离子交换技术的开发和应用还在迅速发展之中。

离子交换树脂的应用，是近年国内外制糖工业的一个重点研究课题，是糖业现代化的重要标志。

膜分离技术在糖业的应用也受到广泛的研究。

离子交换树脂都是用有机合成方法制成。

常用的原料为苯乙烯或丙烯酸(酯)，通过聚合反应生成具有三维空间立体网络结构的骨架，再在骨架上导入不同类型的化学活性基团(通常为酸性或碱性基团)而制成。

离子交换树脂不溶于水和一般溶剂。

大多数制成颗粒状，也有一些制成纤维状或粉状。

树脂颗粒的尺寸一般在0.3～1.2mm 范围内，大部分在0.4～0.6mm之间。

它们有较高的机械强度(坚牢性)，化学性质也很稳定，在正常情况下有较长的使用寿命。

离子交换树脂中含有一种(或几种)化学活性基团，它即是交换官能团，在水溶液中能离解出某些阳离子(如H+或Na+)或阴离子(如OH－或Cl－)，同时吸附溶液中原来存有的其他阳离子或阴离子。

即树脂中的离子与溶液中的离子互相交换，从而将溶液中的离子分离出来。

离子交换树脂的品种很多，因化学组成和结构不同而具有不同的功能和特性，适应于不同的用途。

Amberlyst15催化纤维素水解的研究

Amberlyst 15催化纤维素水解的研究1 国内外研究现状1.1概述随着人类科学技术的迅猛发展，化石资源消耗加剧，能源问题的严峻性逐渐显现。

据报道，石油开采量下降10%~15%足以令发达工业国家的经济陷入瘫痪，以当前的使用速度，碳氢燃料原料将在2050年枯竭[1]。

为了实现化石资源逐渐被可再生资源替代，满足人类社会对能源、化工原材料等的需求，世界各国纷纷走上了生物质综合利用之路。

开发利用各种新型的资源，特别是可再生的农林资源，已成为化解能源危机的有效途径。

作为地球上最为丰富的天然有机可再生资源，纤维素资源及其衍生物的研究、开发和应用具有很高的社会价值和广阔的市场前景。

纤维素主要由植物通过光合作用合成，每年能生产约1.5×1012 t，是自然界取之不尽、用之不竭的可再生资源。

近年来，随着石油、煤炭储量的下降以及石油价格的飞速增长，以及各国对环境污染问题的日益关注和重视，纤维素这种可持续发展的再生资源的应用愈来愈受到重视[2]。

1.2纤维素的结构纤维素是由D-吡喃葡萄糖环以β-1,4-糖苷键以C1椅式构象联结而成的线形高分子，化学结构式为(C6H10O5)n，纤维素分子中的每个葡萄糖基环上均有3个羟基，分别位于第2、第3和第6位碳原子上，其中C6 位上的羟基为伯醇羟基，而C2和C3上的羟基是仲醇羟基。

这三个羟基在多相化学反应中有着不同的特性，可以发生氧化、酯化、醚化、接枝和共聚等反应。

纤维素的结构式可以用Haworth式表示：OOCH2OHOHHHOHOHn-22 HO CH2OHOH H HOHHHO图1 纤维素的结构式1.3纤维素的化学转化1.3.1纤维素的水解纤维素长链是以纤维二糖为基本结构单元通过β-1,4糖苷键相互连接而形成的高分子化合物。

在对纤维素降解的过程中，将β-1,4糖苷键断裂就是必不可少的一步。

目前，纤维素的水解常见方法有：浓酸水解法、稀酸水解法、亚临界及超临界水水解法、固体酸催化水解法、酶水解法和超低酸水解法。

实验：呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备

实验：呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备呋喃甲醇和呋喃甲酸是有机化合物，在工业和科研领域中有广泛的应用。

本实验旨在探究呋喃甲醇和呋喃甲酸的制备方法，以及反应机理。

实验材料：1. 呋喃甲醇和呋喃甲酸的反应物：呋喃甲醇和溴乙酸2. 阴离子交换树脂：Amberlyst 15 (H+ form)3. 基础试剂：氨水，氢氧化钠4. 吸收剂：无水氯化钙实验步骤：1. 合成呋喃甲醇：将呋喃甲基溴（10 mL）与氨水（50 mL）混合，经过室温下搅拌反应 12 小时。

过滤产物，分离出呋喃甲醇。

最后，将呋喃甲醇经过干燥剂除水处理，得到干燥的呋喃甲醇。

实验结果：经过以上实验步骤，制备了呋喃甲醇和呋喃甲酸。

通过红外光谱和质谱分析，证实了产物的结构和纯度。

实验分析：呋喃甲醇制备反应机理:呋喃甲基溴与氨水反应生成呋喃甲醇。

溴离子离去后，呋喃碳上的亚胺自由基进一步和 NH2 亚胺自由基发生氢氧化反应产生呋喃甲醇。

呋喃甲醇与溴乙酸经过阴离子交换树脂 catalysis，得到呋喃甲酸。

Amberlyst 15 (H+ form) 在反应中通过质子化呋喃甲醇产生呋喃甲氧离子。

这个中间体可以进一步与反应的溴乙酸反应。

反应中伴随着溴的离去，呋喃甲酸得到形成。

呋喃甲醇和呋喃甲酸是两种重要的有机化合物，在科研和工业中都有着广泛的应用。

本实验通过为大家演示了制备这两种有机化合物的详细步骤及其反应机理。

制备过程中需注意安全及环保，反应前需要核实实验操作流程，以便更好的掌握实验原理，保证实验的正常进行。

通过实验，学生不仅能够加深对有机化学反应机理的理解，还能够锻炼实验操作技巧，提高实验能力以及领悟能力。

聚离子液体固体酸催化剂的制备及催化甘油乙酰化性能

2017年第36卷第7期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·2497·化工进展聚离子液体固体酸催化剂的制备及催化甘油乙酰化性能张吕鸿，王瑞瑾，姜斌，孙永利，杨华伟（天津大学化工学院，天津 300072）摘要：通过自由基共聚，质子化及离子交换两步法合成聚咪唑基离子液体固体酸催化剂（PILs ）。

采用傅里叶红外光谱（FTIR ）、扫描电镜（SEM ）、透射电镜（TEM ）、X 射线光电子能谱分析（XPS ）、热重分析（TGA ）、元素分析和电位滴定的方法对该催化剂的结构和性能进行了表征。

结果表明该催化剂具有层状结构、良好的热稳定性和较高的质子酸浓度，并在不加入带水剂的条件下，考察了该聚离子液体固体酸催化剂对甘油乙酰化反应的催化作用。

结果表明该PILs 固体酸催化剂具有良好的选择催化活性，在酸醇摩尔比为6∶1、催化剂用量4%（质量分数）、120℃、4h 的最优条件下，甘油转化率达98.2%，单乙酸甘油酯的选择性为11.6%，二乙酸甘油酯和三乙酸甘油酯的总选择性高达88.4%，优于Amberlyst-15的催化效果。

该催化剂易回收，具有良好的水热稳定性，且重复使用4次经再生后仍能保持良好的选择催化活性。

关键词：催化剂；聚合；离子液体；选择性；甘油；乙酰化中图分类号：TQ032.4 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）07–2497–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0104Synthesis of poly(ionic liquid)s solid acid catalyst and its catalyticperformance in glycerol acetylationZHANG LÜhong ，WANG Ruijin ，JIANG Bin ，SUN Yongli ，YANG Huawei（School of Chemical Engineering and Technology ，Tianjin University ，Tianjin 300072，China ）Abstract ： A functional poly(ionic liquid)s （PILs ）solid acid catalyst was prepared through free radical copolymerization of ionic liquids precursor and the subsequent protonation and ion-exchange with concentrated sulfuric acid. The as-prepared acidic catalyst was characterized by FTIR ，SEM ，TEM ，XPS ，TGA ，elemental analysis and potentiometric titration. It was found that the acid PILs had a multi-layer microstructure with favorable thermal stability and high Brønsted acid site density. Its performance was evaluated in the acetylation of glycerol without any water-carrying agent. It exhibited high catalytic activity and selectivity. Glycerol conversion of 98.2%，monoacetin selectivity of 11.6% and total diacetin and triacetin selectivity of 88.4% were obtained under the optimum reaction conditions of n (acetic acid)∶n (glycerol) =6，catalyst dosage=4% of glycerol ，120℃，4h. The catalytic performance was better than that using Amberlyst-15. The PILs solid acid catalyst was easily recovered and had good hydrothermal stability. A further exchanging of used PILs with H 2SO 4 could make the catalyst restore its catalytic performance and it could be reused for 4 times.Key words ：catalyst ；polymerization ；ionic liquids ；selectivity ；glycerol ；acetylation生物柴油作为一种绿色可再生替代能源得到了国内外的广泛关注[1-2]，其合成过程伴随着副产物甘油的积累[3]。

离子交换树脂催化提质生物油及反应机理研究

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鲁俊祥，等离子交换树脂催化提质生物油及反应机理研究
性，结果表明，Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ树脂不仅酯化活性好．而且在水含量较高时仍能保持较高的酯化活性。催化酯化是为了提高生物油的理化性质。因此．必须将生物油中的酸、醛、酮以及小分子醇转化为相应的酯、醚等稳定物质，同时尽可能地去除水分。水分的存在会影响生物油的燃烧性能，使其点火困难；去除水分有利于反应的进行。因此，本文选取不溶于水的最短碳链醇一正丁醇以及２一甲基呋喃为反应物及溶剂（因为正丁醇和２一甲基呋喃容易获得【ｌ３１，同时它们本身就可以与汽、柴油混掺燃烧［１８】１，【９１），考察了催化酯化、催化酯化脱水、催化酯化烷基化和催化酯化烷基化脱水４种提质方案。通过比较生物油提质前后的理化性质和化学成分变化。从而分析不同方案的提质效果，并对提质机理进行了初步研究。１实验部分１．１原料与仪器
它是利用醇类溶剂来降低生物油的酸值．并提高酯化作为反应模型，考察了不同催化剂Ａｍｂｅｒｌｙｓｔ
其稳定性。王锦江［９１采用离子交换树脂催化酯化树脂、Ｓ０４ｚ－／ＺｒＯ：及分子筛在微波加热下的酯化活
收稿日期：２０１５—１２—２９。基金项目：国家重点基础研究发展计划“９７３”计划（２０１３ＣＢ２２８１０４）；国家自然科学基金项目（２１４７６０９０）。通讯作者：付严（１９７０一），女，副研究员，主要研究方向为生物质能源化丁。Ｅ—ｍａｉｌ：ｆｕｙａｎ＠ｓｃｕｔ．ｅｄｕ

离子交换法制备催化剂

离子交换法制备催化剂简介催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，常用于工业生产和实验室研究中。

离子交换法是一种常用的制备催化剂的方法之一，通过离子交换树脂来吸附并固定所需的离子，从而制备出具有特定功能的催化剂。

本文将介绍离子交换法制备催化剂的原理、步骤和应用，并探讨该方法在工业领域中的重要性。

原理离子交换法是利用具有特殊结构的树脂材料对溶液中的离子进行选择性吸附和释放，从而实现物质分离和纯化的方法。

在制备催化剂时，我们可以利用这种选择性吸附特性，将所需离子吸附到树脂上，并通过后续处理步骤将其固定在树脂上，形成具有催化活性的固体材料。

步骤1. 树脂选择选择合适的树脂非常重要，它应具有高度稳定性、良好的吸附性能和可控的孔隙结构。

常用的树脂包括离子交换树脂、吸附树脂和分子筛等。

在制备催化剂时，我们通常选择具有离子交换功能的树脂。

2. 树脂预处理在使用树脂之前，需要进行一些预处理步骤，以去除杂质和活性位点，并增加树脂的表面活性。

常见的预处理方法包括酸洗、碱洗和热处理等。

3. 离子吸附将所需离子溶液与经过预处理的树脂接触，使离子被树脂吸附。

这一步骤可以通过将溶液与树脂搅拌或过滤来实现。

4. 洗涤将吸附了目标离子的树脂进行洗涤，以去除吸附在其表面的杂质和其他不需要的物质。

洗涤液通常是纯净水或其他适当的溶剂。

5. 固定离子将洗涤后的树脂与固定剂接触，使其形成具有催化活性的固体材料。

固定剂可以是化学交联剂、胶体材料或其他适当的物质。

6. 催化剂活性测试制备完成的催化剂需要进行活性测试，以评估其在特定反应中的催化活性和选择性。

常用的测试方法包括批量反应实验和连续流动反应实验等。

应用离子交换法制备的催化剂在许多领域中得到了广泛应用。

以下是一些常见的应用领域：1. 化学工业离子交换法制备的催化剂广泛应用于化学工业中，包括石油炼制、有机合成和聚合等过程。

这些催化剂可以提高反应速率、改善产物纯度，并降低能耗和废物产生。

2. 环境保护离子交换法制备的催化剂可用于处理废水和废气中的有害物质。

Amberlyst15强酸性树脂在精细有机合成中的应用_曹莉莲汇总

Amberlyst 15强酸性树脂在精细有机合成中的应用曹莉莲 , 辛秀兰(北京工商大学化工学院 , 北京100037)摘要: 综述了近年来阳离子交换树脂 Amberlyst 15在精细有机合成中的应用 ,结果表明作为温和型固体酸催化剂 ,它在精细有机合成中作为酯化、烷基化反应的酸性催化剂应用最为广泛 ,此外它在水解、低聚、异构化、重排、环化、缩合等反应中也发挥着十分重要的作用.关键词: 强酸性阳离子交换树脂; Amberlyst 15; 中图分类号: O643. 36文献标识码: A催化剂在化工生产中占有重要的地位 ,精细有机合成中的酯化、水解、烷基化、加成、重排、异构化、低聚和缩合等反应都需要在酸性催化剂的存在下才能顺利进行 , 传统的酸性催化剂大多是矿物酸和Lewis 酸 ,这些催化剂不但用完后处理起来比较麻烦、对设备有腐蚀作用 ,而且废酸的排放对环境造成严重污染.随着人们环保意识的提高 ,高分子催化剂的使用方便性、环境友好性、对设备的零腐蚀性引起了国内外化学工业以及催化剂专家的特别关注 ,其中研究最多的当属阳离子交换树脂催化剂的开发和应用.强酸性阳离子交换树脂中又以 Amberlyst 15 (磺化的聚苯乙烯-二乙烯苯共聚物 )和 Nafio n H 型树脂最为常见. 由于价格因素 , Nafion 树脂的使用和推广受到了很大程度的限制 ,相反 , Am berly st 15 因其廉价易得而得到了广泛应用 .精细有机合成120的表面积还不足 0. 1 m 2/g.3) 稳定性: Robert Kunin 等人对 Am berly st 15的物理和化学稳定性进行了实验[ 2] ,与其他阳离子交换树脂相比 , Am berly st 15的大孔网络结构使其在非极性溶剂表现出很好的物理和化学稳定性 ,分别见图 1和图 2.图 1 Amberly st 15与传统树脂的物理稳定性比较1 Amberlyst 15的相关特征1) 良好的孔结构[1 ]: 传统的凝胶型树脂在干燥时其凝胶结构会塌陷 ,而大孔网络树脂 Am berly st 15具有非凝胶型孔结构 ,在干燥时不会被破坏. 电子显微镜检测表明 ,干燥的凝胶型树脂不具备孔结构 ,而大孔网络型树脂的平均孔径为 28. 8 nm.2) 大的表面积 [1 ]: Amberlyst 15的表面积为42. 5 m 2/g, 而凝胶型阳离子交换树脂 Am berlite IR图 2 Ambe rlyst 15与传统树脂在氧化条件下的交联分解速率比较4) 酸性质[3, 4 ]: Amberlyst 15属布朗斯特酸 ,其收稿日期: 2004 02 24作者简介: 曹莉莲 ( 1975- ) ,女, 福建厦门人 ,硕士研究生 ,研究方向为材料化学及其应用 .10北京工商大学学报(自然科学版)2004年 5月酸性点是作为一个取代基而与骨架结构相结合的,它的酸强度是酸性基团的酸性质(如—SO3H> —COO H)和骨架的电子特性决定的,酸性基团的增加可以使优先H迁移的强度增加.对比实验表明, Nafion-H相当于 85% 的硫酸 , Amberlyst 15的酸强度相当于60%硫酸,远低于80%三甲基磺酸的酸强度,这是因为固体的坚硬性阻碍了酸性点在与H迁移中的协作.5) 很高的催化活性: 20 世纪 60年代 , 即在 Am berly st 15刚刚诞生的时候,为证明其催化活性, Robert Kunin等人以叔丁基乙酸酯的分解反应为例做了对比实验[5 ]:在25℃下,用两种粒子大小相同的干燥树脂做催化剂,反应 1 h后, Amberlyst 15的平衡转化率为80% ,而Amberlite IR 120的转化率还不到1% ;在叔丁基乙酸酯的合成实验中,在0℃下反应 4 h后 , Am berly st 15的转化率达 50% , 而Amberlite IR 120的转化率还不足1% .2 应用实例2. 1 酯化反应酯化反应是有机合成工业中用途很广的一种反应,有机合成酯常用作增塑剂、溶剂、香料、制药前驱体、农用化学品等.在阳离子交换树脂的催化作用下,酸与醇反应制备酯,不但对反应温度要求不高,而且副反应少,产率高.例如,甲醇与乙酸在常压下,温度为35～55℃的条件下即可实现催化酯化反应[ 6]; Liu, W en-Tzo ng 等人曾用 Am berly st 15, Amberly st 35、 Am-berlyst 39以及 HZSM-5做催化剂对酸与 n- 丁醇的酯化反应进行了对比研究[ 7],结果表明, Am-berlyst 系列树脂对此酯化反应的催化效果最佳 .在Amberlyst 15的催化作用下,酮酸酯的一对一酯交换反应很容易进行,例如,乙酰乙酸酯和RO H( R= 丁基 , 正 -辛基 , ClC H2 CH2 , Ph CH2 CH2 , 环己基)反应可以得到65%～89%的AcC H2 CO2 R[ 8] .2. 2 烷基化反应Friedel-Cra fts烷基化反应是合成芳香族化合物的重要工具,它通常用路易斯酸或布朗斯特酸作催化剂,由烷基化试剂如链烯、卤代烷与醇进行反[16 ][15 ][14 ][13 ]应.苯与乙烯或丙烯的烷基化分别生成乙苯或异丙基苯,其中苯乙烯是生产聚苯乙烯的中间体,异丙基苯是生产苯酚和丙酮的中间体;近几十年来,以Amberlyst 15为代表的多相催化剂在液相反应中的应用已表现出其独特的高活泼性和高选择性.苯酚的烷基化一般得到的都是重排产物,直链烷基取代物一般不易制得,但是有专利报道[ 9 ]:以极性的疏质子溶剂作溶剂、Amberlyst 15作催化剂,芳香族化合物和线性长链α-烯烃、α-卤化物、α-醇或其混合物进行反应可制得仅有一个甲基取代基、近似为直链的2-烷基化( 59% )和3-烷基化( 41% )的混合物,产率达99% .苯酚的烷基化得到的大都是多取代产物,而在Amberlyst 15 的催化作用下, 可得到单烷基化产物,例如: C12～30烯烃与苯酚按照一定的摩尔比,在100～ 150 ℃下进行反应 , 3 h后就可得到相应的单烷基取代物,转化率达100% ,选择性为97%[10 ];甲苯与1-辛烯在80℃即可进行烷基化,得到单烷基化产物,辛烯的转化率为75%[11 ]; 2, 3-二甲苯酚和对甲酚分别与异丁烯进行烷基化反应,可制备5-叔丁基-2, 3-二甲苯酚和5-叔丁基-3-对甲酚.2. 3 水解反应在有机合成反应中,常常利用乙二醇与醛反应生成乙缩醛来保护醛基,在反应完成后再通过乙缩醛的解保护来得到高产率的醛类化合物[12 ].Amberlyst 15作为催化剂用于醇的脱水反应中,研究最多的是叔丁醇的脱水反应,在超临界流体中,以固体酸Amberlyst 15为催化剂,醇还可以进行连续脱水反应,从而制得醚、乙缩醛和缩酮,由正构醇脱水生成直链烷基醚的选择性高,重排产物(支链醚)少.2. 4 低聚反应以Amberlyst 15为催化剂,最常见的低聚反应为异丁烯的二聚化、三聚化反应,以及苯乙烯的低聚反应. Alca ntara, Ram on等人对异丁烯的三聚化反应条件进行了最优化,三聚异丁烯的产率在90%以上; Petro-Tex公司制备异丁烯二聚体的转化率为51. 6% ,生成二聚体的选择性为66. 1%.此外, Sun, Qun等人对α-甲基苯乙烯( AM S) 的二聚反应进行了研究,并且分别用非极性的枯烯和极性的对-甲酚作溶剂,对大孔磺酸树脂Am-第 22卷第 3期曹莉莲等: Amberly st 15强酸性树脂在精细有机合成中的应用11berlyst 15和 3种不同微观结构的 Nafio n 全氟磺酸树脂如凝胶型 Nafion N R-50、 Nafion /C 、 Nafion / SiO 2 几种催化剂的催化活性进行了对比 ,结果表明 , Am berlyst 15比同重量的纯 Nafio n 树脂活性要高 , 基本上与 Nafio n / C 的催化活性相当 , 虽然Nafion /SiO 2 复合催化剂的催化活性比 Amberlyst 15高些 ,但该负载型催化剂的制备工艺复杂 ,使得本来就比较昂贵的 Nafio n 树脂更加昂贵 , 使用 Am-berlyst 15则在考虑低成本的同时又保证了相当高的催化活性.2. 5 重排反应Am berly st 15还可用作氧化苯乙烯的异构化催化剂. 20世纪 80年代初 ,苯乙醛 ( Ph CH 2 C HO)的制备是通过氧化苯乙烯在强酸性离子交换树脂的存在下通过异构化作用而制得的. 80年代末有文献报道 , Amberlyst 15和 Nafio n N R50均可用于氧化苯乙烯的异构化反应 ,产率达 91%在乙醇溶液中 , Am berlyst 15可以有效地催化对称的二 -( α, δ-二酮酸酯 ) EtOCOC ( O H ) = CHCOC H 2 CH 2 COC H= C( O H) CO 2 Et 的重排反应 ,从而生成一种新型 α,δ-二吡喃酮[ 18] .在 Amberlyst 15的催化作用下 ,苯酚与癸稀三聚体代表物聚 -α-烯烃 ( PAO)低聚体的烷基化反应 , 在不同温度下可得到不同的产物 ,当温度低于 75℃ 时 ,产物主要是邻位和对位的叔 -烷基酚; 当温度高于 100℃时 ,叔烷基表现出重排倾向 ,产物则主要是邻位和对位的仲 -烷基酚 [19 ] .2. 6 环化和开环作用Schinzer, Dieter 等人研究出了一种制备双碳环的新方法 [20 ] . 将含有烯丙基的烯酮和炔丙基硅烷在 Amberlyst 15存在下进行搅拌即可得双环化合物 ,有较高的非对映选择性产率. 例如 ,烯丙基硅烷在甲苯中、室温下用 Am berly st 15处理后 ,可得到茚烷酮 ,产率为 95% .在非水溶剂中 ,用 Amberlyst 15作催化剂 ,由环氧化物开环可制得羟基环戊酮 [21 ]. 例如 ,取 0. 5 g[ 17].环氧化物( R= CH3、C2H5)、0. 5 g Amberlyst 15,放入苯溶剂中搅拌 1. 5 h,可得到49. 3%的羟基环戊酮.2. 7 缩合反应( AcN H2 ) 2 C HMe (Ⅰ )的制备是由乙酸 ( Ac H) 与乙酰胺( AcN H2)在液相介质中,以Amberlyst 15 为催化剂进行缩合反应而成[22 ].Ⅰ被分裂产生乙酰基乙烯胺( AcN HCH = CH2)中间体,该中间体可以被聚合,也可以脱去乙酰基生成聚乙烯胺,聚乙烯胺在含氮或无氮着色剂的生产中有非常重要的作用.双酚A是制备环氧树脂的重要原料,它的合成是以Am berly st 15为催化剂,将苯酚与丙酮在50～85 ℃下反应 5 h 以上 ,然后对反应混合物进行分离和重排得到[23 ].参考文献:[1 ] Ro be rt Kunin, Erich M eitzner , et al. 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