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2024年12月28日发(作者：用c语言求最大公约数和最小公倍数)
固体碱Al2O3催化合成乙酰丙酮的新型工艺
摘 要：以乙酰乙酸乙酯和乙酸酐为原料，分别用al2o3作为
催化剂催化合成乙酰丙酮，研究了al2o3在500～800℃下焙烧后对
合成乙酰丙酮反应活性的影响。结果表明，固体强碱al2o3具有较
高的催化活性。
关键词：乙酰丙酮 固体碱al2o3
乙酰丙酮又名二乙酰基甲烷，2，4-戊二酮(2，4-pentanedione)，
简称aa，分子式为ch3coch2coch3，相对分子质量100.144。常温
下为无色流动液体，具有令人不愉快的气体，沸点139℃，相对密
度0.9753；能溶于酸性水，难溶于中性水，能溶于乙醇、氯仿、乙
醚、苯、丙酮和冰醋酸[1-3]。
aa是一种应用范围较广的有机化工中间体，在医药工业、兽药
和饲料添加剂行业、催化剂和助催化剂的制备以及无机材料的处理
等方面都有非常广泛的应用。目前乙酰丙酮生产与消费主要集中在
西方发达国家和地区，国外乙酰丙酮的总生产能力约为2万t/a。
而我国乙酰丙酮的总生产能力约为3600t/a，产量约为2000t/a.欧
美国家主要将其用作饲料添加剂，而在日本则主要用来制备催化
剂；在我国，aa主要用于合成磺胺药、兽药、饲料添加剂，还用于
合成催化剂和助剂。现有工艺分为3步：(1)丙酮或醋酸高温裂解
生成乙烯酮；(2)用丙酮吸收乙烯酮生成醋酸异丙烯酯；(3)醋酸异
丙烯酯高温转位得到aca，该工艺生产流程长，原料耗费高，能源
浪费大，且产量低成本高，[4-7]因此目前aa主要依赖于进口。由
于aa的用量不断提高，国内外相继展开了新工艺路线的研究，包
括以乙酸乙酯和丙酮为起始原料的claisen缩合法；以乙酰乙酸甲
(乙)酯和乙酸酐为起始原料的催化缩合法. 近年来．以固体碱作为
催化剂的工艺过程研究和开发备受关注。固体碱作为催化剂具有反
应条件温和、活性高、选择性好、产物易于分离以及可循环利用等
优点，是一类对环境友好的绿色催化剂[8-11]因此，研究将固体碱
al2o3作为催化剂，用于乙酰乙酸乙(甲)酯一醋酸酐缩合法催化合
成aa的反应。试验表明，该工艺简单，副产物少，乙酰丙酮收率
可达到81.9％ ，产品纯度高达99.1％ ，反应条件温和，能耗低。
一、实验部分
1.试剂与仪器
乙酰乙酸乙酯、乙酸酐，al2o3，均为分析纯,购自国药集团。
产品纯度分析采用sp-3700气相色谱型气相色谱。
2.实验方法
al2o3在373 k的温度下干燥24 h，研磨后备用。
aa的合成：在装有精馏柱的三口瓶中，按照物质量比l：l加入
乙酰乙酸乙酯(100 ml)和乙酸酐(75 ml)，加入0.6g的催化剂，控
制反应温度在130～150℃ ，同时将生成的乙酸乙酯从反应体系中
蒸出。反应结束后，产物过滤除去催化剂，精馏收集138～140℃的
馏分，取样经sp-3700型气相色谱进行定量和定性分析，并根据结
果计算aa的收率。反应路径如图1所示。
二、结果与讨论
1.不同焙烧温度对催化性能的影响，如表1所示
由表1可知，经过不同温度的活化后。这些al2o3固体碱表现
出了不同的催化活性，其中在500℃下焙烧的样品催化活性最好。
在(500～800℃)条件下焙烧时,氧化铝的比表面积、孔容随着焙烧
温度的升高缓慢降低,平均孔径缓慢增大,分别
467m2/g,1.05cm3/g,8.9nm,变为429m2/g,1.03cm3/g,9.6nm。
2.催化剂用量对反应的影响
在温度135℃ ，物质量比乙酰乙酸乙酯和乙酸酐1：1的条件下，
催化剂的用量从乙酸酐质量比的0.5％增加到3.5％ ，考察了不同
催化剂用量对产物收率的影响，见表2。
表2
从表2中可以看出，随着催化剂用量的增加，aca的质量收率在
催化剂用量为1.5％时达到最高，随后又略有下降。因此，对于该
反应，催化剂用量为乙酸酐质量比1.5％时效果较好。
3.温度对反应的影响
在物质量比乙酰乙酸乙酯和乙酸酐1：1，催化剂的用量为乙酸
酐质量的1.5% 的条件下，考察了不同反应温度对产物收率的影响，
见表3
从表3可以看出，随着温度的升高，aa的质量收率改变的趋势
不明显，在135℃时达到最高。
4.催化剂的回收利用
反应结束后，产物过滤除去催化剂，得到的催化剂用盐酸充分
溶解，过滤去除不溶物，再用氢氧化钠中和，直至无白色沉淀产生，
离心除去水分，再用去离子水洗涤三次，干燥保存。
三、结论
在以乙酰乙酸乙酯和乙酸酐为原料合成aa的反应中，固体强碱
al2o3 具有较强的催化活性。该工艺路线与现有工艺相比，合成路
线简单，操作步骤少，反应温度低,具有极广泛的工业应用价值。
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