磷钨酸盐催化剂的制备及催化Baeyer-Villiger氧化反应研究(2)
Baeyer-Villiger氧化反应是能够把环酮转化生成内酯的较为重要手段之一。内酯是一种十分常用的有机物及反应中间体，在医药合成与食品香物制造等方面都有着较高使用价值。内酯还具有十分浓郁的果香和奶油香，因此它不仅在食品工业方面得到了广泛的应用，而且在香水制造领域更是调香师们必备的香剂之一。内酯不但能美化食物口感，还能代替天然奶油，天然奶油含大量动物脂肪，易被人体所吸收，用内酯对其进行取代后，能在一定程度上改善人们的肥胖状况以及降低发生心脑血管疾病的机率，市场需求量。
1.1 目的及意义
磷钨酸盐催化剂作为杂多酸盐类的催化剂，它的酸性和氧化性均很强，稳定性和选择活性均较为良好。相较于普通杂多酸而言，其分离回收更为方便，且能够重复使用。以磷钨酸盐为催化剂可以有效催化Baeyer-Villiger反应得到所需内酯，同时催化剂还可以被循环回收利用，从而提高了物质利用率，降低了反应成本。
Baeyer-Villiger氧化反应作为一种可以把环酮转化生成为内酯的常用手段，通过实验深入探究催化Baeyer-Villiger氧化反应的反应条件，选择出其中较为经济高效的条件应用到内酯的工业生产之中，可以优化内酯合成路线，使内酯合成工艺更加成熟，从而加快其于生产生活中的应用。
1.2 研究内容与方法
本论文主要研究了磷钨酸钾盐的制备，并对其进行结构表征，然后以制得的含氢量不同的磷钨酸钾盐对2-庚基环戊酮进行催化氧化制取δ-十二内酯，综合所得转化率和产率情况择出其中催化效果最好的一组作为该反应体系要用的催化剂，通过改变催化剂的使用量、反应温度、双氧水用量三个条件来探究它们对Baeyer-Villiger反应的影响情况。因磷钨酸盐类催化剂具有能回收利用的特点，实验同时就其回收利用次数对Baeyer-Villiger反应造成的影响展开了研究。为了检验催化剂作用对Baeyer-Villiger氧化反应的普遍适用性，在之后部分进行了几组该催化剂对不同环酮的Baeyer-Villiger反应的研究。
2 理论基础
2.1 杂多化合物
多酸化学作为无机化学里不可缺少的组成部分之一，从1826年Berzelius首开先河制得12-钼磷酸铵至今已经有了近两百年历史。不过当时科学家们对物质的结构并没有较为深入的认识，一直到1872年C.Scheibler合成了12-磷钨酸，才最终在二十世纪初由W.Gibbs和M.Sprenger确定了物质的组成。
杂多化合物是指杂多酸及其盐类，拥有明确结构，是含氧桥的一种多核化合物。作为强质子酸，它不仅具有强酸性，而且氧化能力也很强，还具有良好的抗病毒与抗癌作用。与此同时，因其在水和含氧有机溶剂中的溶解度高，固态时有“准液相”性质，能够作为均相或是多相催化剂，并且作为催化剂，再生速度快，催化效果佳，故而是种十分理想的催化剂。杂多酸的结构可分为五种[1]：Keggin结构、Dawson结构、Waugh结构、Anderson结构和Silverton结构，Keggin结构是其中最为稳定易得的结构。
2.1.1 杂多酸催化剂
传统催化剂如硫酸、硝酸等，在催化过程中腐蚀性强，对设备要求高，污染严重且后处理复杂。介于传统催化剂的以上缺陷，固体酸催化剂凭借其环境友好、分离简便等优势，越来越被广泛关注。固体酸催化剂有固载化液体酸、硫化物、沸石分子筛和杂多酸等。
杂多酸及其盐是一类新型的催化物质，由特定的金属及非金属所组成，构型复杂，酸性、氧化性也很强。作为氧化剂，杂多酸（盐）具有氧化其他物质的强大能力，并且自身容易再生。除此之外，杂多酸（盐）在低温条件下依然能保持较高的活性，稳定性能良好。杂多酸（盐）具有确定的分子结构，由杂多阴离子、阳离子及结晶水或有机分子组成[2]。杂多酸盐的组分易调，其催化效果能够就改变抗衡阳离子进行改变。
上一篇：一个四齿含氮配体的合成