固体酸的制备及在双缩醛（酮）中的应用(2)
1 前言
1.1 开题依据
缩醛(酮)反应是一个脱水反应[1]，此类的化合物有很多种香气类型，可以用来调节气，用于食品等诸多领域里面；在工农业上，此类化合物又可以用作增塑剂和杀虫剂；又因为此类化合物具有的化学性质，可在酸性的条件下水解，变成初始原料醛或者酮，所以可以用来保护羰基。
随着对工艺条件的日益严格要求，国内外已经对催化季戊四醇双缩醛（酮）的合成反应的催化剂进行了深入地研究，研究出来了新的催化剂，克服了传统酸如：盐酸、硫酸、氯化锌、无水硫酸亚铁等等催化剂的许多缺点，新催化剂使得反应时间短、产率得到了提高。近年来，有关这类新型催化剂的研究工作主要集中在固体酸方面，主要有沸石分子筛、强酸性阳离子交换树脂等。这类催化剂不仅能使制得的产物后处理操作简单，产物可以很容易的与催化剂分开，还能够有选择性地吸附、转化和分解反应进程中的有机物质，较少腐蚀和损耗设备，对环境友好，可实现操作工艺的连续化，而且此类催化剂具有较高的选择活性，甚至以重复回收使用催化剂可等等，总之具有诸多的优点。因此，将固体酸类催化剂应用于各类催化反应的过程中，这点已经在现今的工业催化进程中起到了至关重要的作用。但是，在看到它的优点的同时，我们也应着眼于它的弊端。根据一些文献所述，此类催化剂存在着碳化和磺化的反应时间较长，反应所需的温度条件较高，并且碳化和磺化的程度不太容易控制等缺点。因此我们有待于对此类催化剂加以改进或者探索出一种新的、在制备工艺上易行的经济型催化剂。其中,以天然材料，如花生壳、核桃壳等经碳化、磺化后制得的固体酸，是目前固体酸催化剂研究的一个热点。
1.2 固体酸催化剂概述
1.2.1 固体酸催化剂简介
什么是固体酸？一种定义是说能够使得碱性指示剂变颜色的固体叫做固体酸，另一种严格意义上的定义是指能够接受孤对电子或能够给出质子的固体叫做固体酸。
固体酸有三个基本要素，即酸中心、酸度和酸强度。其中酸中心分为两类：即B-酸和L-酸，大多数的酸催化反应是在B-酸中心上进行的；酸度则是指固体酸的表面有多少的酸位，通常用mmol.g-1或mmol.cm-2来表示；酸强度则可以用Hammett酸度函数(Ho)表示，并且Ho越小就说明其酸性越强，酸强度也可以认为是固体酸将中性碱分子转化为与它们相对应的共轭酸的能力。
固体酸催化剂的酸性比浓硫酸要强很多，约是它的1000万倍，那是因为此类催化剂通常含有许多孔隙，更有利于催化反应的进行。固体酸催化剂和传统液态酸催化原理都是以给出氢离子为主要特征，并且在催化过程中, 它们都提供质子与反应物结合形成反应中间体。
1.2.2 固体酸催化剂分类
目前大致可将已开发出的固体酸分为9类，见表1.1。
表1.1固体酸的分类
序号 酸类型 实例
1 固体超强酸 WO3／Zr02，S042-／Zr02，Mo03／Zr02
2 沸石分子筛 ZSM-5沸石， X沸石，Y沸石，丝光沸石
3 杂多酸 H3PWl2040，H4SiW12040，H3PMo12040
4 阳离子交换树脂 苯乙烯-二乙烯基苯共聚物，Nafion-H
5 固载化液体酸 HF／A1203，BF3／A1203，H3P04/硅藻土