刘俊开题报告

PAGE淮阴工学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名：刘俊学号：1121618316专业：化学工程与工艺设计(论文)题目：酸性催化剂对乙酸直接酰肼化反应的催化性能研究指导教师:孙永明2016年3月4日

毕业设计（论文）开题报告1固体酸催化剂的性质以及应用

酸碱催化剂中的一类重要催化剂，催化功能来源于固体表面上存在的具有催化活性的酸性部位，称酸中心。它们多数为非过渡元素的氧化物或混合氧化物，其催化性能不同于含过渡元素的氧化物催化剂。这类催化剂广泛应用于离子型机理的催化反应，种类很多（见表）。此外，还有润载型固体酸催化剂，是将液体酸附载于固体载体上而形成的，如固体磷酸催化剂。与固体酸的催化行为有重要关系的性质是酸中心、酸强度和酸度。①表面上的酸中心可分为B-酸与L-酸（见酸碱催化剂），有时还同时存在碱中心②酸强度，可用哈梅特酸强度函数H0来表示固体酸的酸强度，其值愈小，表示酸强度越高。③酸度，用单位重量或单位表面积上酸中心的数目或毫摩尔数来表示，称酸度。在同一固体表面上通常有多种酸强度不同的酸中心，而且数量不同，故酸强度分布也是重要性质之一。由某些固体酸的酸强度范围,可知SiO2-Al2O3、B2O3-Al2O3等均有强酸性,其酸强度相当于浓度为90%以上的硫酸水溶液的酸强度。不同的催化反应对催化剂的酸强度常有一定的要求，例如在金属硫酸盐上进行醛类聚合、丙烯聚合、三聚乙醛解聚、丙烯水合,有效催化剂的酸强度范围分别为H0≤3.3,H0≤1.5，H0≤-3，-3<H0<+1.5。在同类型的催化剂上进行同一反应时,催化活性与催化剂的酸度有关，例如在SiO2-Al2O3上异丙苯裂解，催化活性与催化剂的酸度有近似的线性关系。固体催化剂绝大多数为多孔物质，除应考虑其表面的酸功能外，还必须考虑孔隙构造对反应物的扩散及传热过程的影响。例如对于烃类反应，设计了许多具有规整孔结构的固体酸催化剂，如具有管状和笼状孔道的分子筛催化剂，具有层叠结构的半晶态的铝硅酸盐或硅酸盐催化剂。25-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮简述5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮是合成蚜虫杀虫剂吡蚜酮的重要中间体。吡蚜酮，又名吡嗪酮，英文名称pymetrozine。是一种全新结构的杂环类杀虫剂。吡嗪酮是防治蚜虫和粉虱的新型杂环类杀虫剂,吡嗪酮对害虫具有触杀作用，同时还有内吸活性，是全新的一类杀虫剂，对多种作物的刺吸式口器害虫表现出优异的防治效果，与其它杀虫剂相比吡嗪酮有以下特点：①作用方式独特吡嗪酮是一种高效新型杀虫剂，它没有击倒活性，不会对昆虫产生直接毒性，但是昆虫一旦接触到该类药剂，就会立即停止取食，并且这一过程是不可逆的，其作用方式为“口针穿透阻塞”效应，虽然这一机制尚未确定，但是仍可以有选择性的利用。吡蚜酮对害虫表现为快速进食抑制作用。即害虫一旦停食，便永无恢复进食的可能性，从而也能大大降低害虫群体的繁殖能力，减少了下一代害虫的发生率。因此，快速作用、缓慢致死为该药的最大特点。②无交互抗性因为吡嗪酮具有全新的作用方式，使得它无任何交互抗性，能用于多种抗性品系害虫的防治。③高效选择性吡嗪酮对主要蚜虫的防效优异，选择性更高，更安全。④对环境安全无公害吡蚜酮属非杀伤性杀虫剂，对哺乳动物毒性极低，对主要益虫和天敌没有不良影响，且对环境生态安全。吡嗪酮具有以上显著特点，由于其独特的作用方式，使其成为目前最好的抗蚜剂。随着全世界对环境保护越来越重视,吡嗪酮作为一个优秀的新型农药,先后在多个国家和地区登记，其研究开发具有很好的前景,将带来巨大的社会效益

毕业设计（论文）开题报告和经济效益。虽然与传统的杀虫剂相比，吡嗪酮具有许多优点，但由于合成路线较长，工艺过程复杂，导致吡嗪酮成本较高。与目前广泛使用的防治蚜虫农药吡虫琳相比，农民用药成本较高，因而推广难度大。直到2001年，由于发现吡虫琳对蜜蜂有毒，引起欧美等发达国家的重视，蜜蜂有传花授粉的作用，对蜜蜂有毒意味着对大多数的植物可能产生负作用。开发推广环境安全性更高的替代农药己成当务之急。吡蚜酮作为一种高效、低毒、杀虫活性高、对主要益虫无害的新品种受到了重视，对其的合成研究将带来很大的社会和经济效益。2．国内外相关研究进展在已报道的1,3,4-噁二唑-2(3H)酮衍生物的合成方法是在酸性催化剂的作用下先将羧酸变成酯，再与水合肼结合形成酰肼，酰肼与光气作用成环得到1,3,4-噁二唑-2(3H)酮衍生物，酯化反应过程中会形成副产物，收率较低，而且能耗也过高，不符合绿色化学和原子经济型反应发展的趋势。其反应路线如下所示：国内外也有报道用固体光气替代光气合成噁二唑酮，并对反应温度、反应时间、物料比及缚酸剂等影响因素进行了考察研究，得到在最佳的反应条件下，噁二唑酮的产率可达82％以上，但是反应过程中原料转化率偏低，溶剂利用量过大、损失过多，产品纯度偏低，需分离提纯才能利用。在以上研究的基础上，提出两相法合成噁二唑酮，产品纯度高、处理简单，通过对工艺条件的研究，使噁二唑酮的产率可达85％以上。利用固体光气的优点：光气为气体沸点低、挥发性大、剧毒，是非常危险的化学品，，在很多国家已经禁止或限制其使用，光气还不易运输储存，只能在厂区现用现制。固体光气，简称BTC，为带有刺激性气味的白色结晶固体,室温下稳定，热稳定性高，因此在运输和使用过程中极为安全。BTC的反应活性和光气类似，可以代替光气和醇、醛、胺、酰胺、羧酸、酚、羟胺等多种化合物反应,还可以经环化缩合制备多种杂环化合物。采用固体光气代替光气进行环合反应，结果表明，固体光气与亲核体发生反应的条件温和，所得产物的收率与光气反应时更高，并能有效消除光气的危险性，在生产中具有较广泛的应用前景。其反应路线如下所示：本课题以乙酸为原料直接转变为酰肼，再利用固体三光气成环制备出5-甲基-1,3,4-噁二唑-2(3H)-酮，考察反应温度、反应时间、物料比及缚酸剂等因素对产品收率的影响。其反应路线如下所示：吡嗪酮目前国内已有几家单位宣布开发成功，但是其合成工艺中还存在一定的缺陷，很难使用于工业化生产。因此对本课题的研究，开发了多步中间体的新合成方法将有重大意义。毕业设计（论文）开题报告参考文献(1)严传鸣，朱长武.胺唑草酮的除草特点和合成方法[J].现代农药，2006，5(2)：11～13(2)胡建洲，马正杨，郑立金等.2一甲基一1,3,4-噁二唑一5(4H)酮的合成[J].化工中间体，2003,20:19～20(3)邱涛，张玲，吕新宇.固体光气法合成5-叔丁基-1,3,4-噁二唑一2(3H)酮[J].化学试剂，2013,35(5):457～460(4)王晓庆，李伟杰，梅青刚等.室温下三光气作环合剂合成5-取代-1,3,4--噁二唑-2酮类化合物[J].化学研究与应用，2010，22(3):361～363(5)王从文.吡嗪酮的合成工艺与芳基异噁唑三嗪酮的合成合肥工业大学2010(6)李德江，葛正红.2-邻羟基苯基-5-芳基-1,3,4-噁二唑化合物的合成化学试剂,2005,27(5),314～316(7)ElangoV,KennethG.Synthesisof2-(4-hydroxyphenoxy)alkanoicacid[P].EP0334595,1989.(8)王胜得，曾文平，段湘生等.高效杀虫剂吡蚜酮的合成研究及应用[J].农药研究与应用.2007,11(6):23-24.(9)何茂华，罗万春，慕立义.防治蚜虫、白粉虱的新颖杀虫剂—吡蚜酮[J].WordPesticides,2002,2(24):46-48.(10)GarciaES,DeAzambujaP,ForsterH.FeedingandmoltinhibitionbyazadirachtinsA.B,and7-acetyl-azadirachtinAinRhodniusprolixusnymphs[J].ZNaturforsch,C:Biosci,1984,39C(11-12):1155-1158.（11）赵晓霞，史宝萍等固体光气的性质及应用研究进展太原科技大学化学与生物工程学院,山西太原030021;毕业设计（论文）开题报告2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）1要研究或解决的问题传统1,3,4-噁二唑-2(3H)酮衍生物的合成方法是在酸性催化剂的作用下先将羧酸变成酯，再与水合肼结合形成酰肼，酰肼与光气作用成环得到1,3,4-噁二唑-2(3H)酮衍生物，酯化反应过程中会形成副产物，收率较低，而且能耗也过高，不符合绿色化学和原子经济型反应发展的趋势。课题对酸性催化剂的筛选和工艺条件优化进行研究。2拟采用的研究手段采用沸石或分子筛作为催化剂，研究其对酰肼化反应及成环反应的选择性与收率影响