1，1-二硝基乙烷电催化合成及应用研究

【摘要】： 用化学修饰电极和氧化还原电对进行了1,1-二硝基乙烷的电催化合成实验,研究了不同修饰层、氧化还原电对以及反应条件对产物收率的影响。较适宜的反应条件为:乙二胺修饰电极,电解电流强度1.0A,修饰时间为一小时,电解时间t=108min,产物收率21.4%;乙二胺作为氧化还原电对,电解电流强度2.0A,硝基乙烷与乙二胺摩尔比为3/1,电解时间58min,产物收率19.0%。 用电合成的二硝基乙烷钾和丙烯酸甲酯在相转移催化剂的作用下,通过Michael加成反应生成4,4-二硝基戊酸甲酯,产物可用作柴油十六烷值改进剂。研究了相转移催化剂的种类及反应条件对加成产物收率的影响,并用红外光谱和质谱技术对产物结构进行了表征。较适宜的反应条件为:以0.25%~0.5%(相对二硝基乙烷钾的摩尔数)的四丁基氯化铵作催化剂,二硝基乙烷钾与丙烯酸甲酯的摩尔比1:3,反应温度25～45℃,反应时间0.5小时,二硝基乙烷钾与水的摩尔比1:20,产物收率可达79.0%,纯度达到99.9%。 【关键词】：氧化还原电对 1 1-二硝基乙烷 相转移催化 十六烷值改进剂 4 4-二硝基戊酸甲酯
【学位授予单位】：中国石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：O643.36
【目录】：

• 中文摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 第1章 前 言9-27
• 1.1 选题的依据9
• 1.2 有机电合成的历史9-10
• 1.3 有机电合成的特点10-11
• 1.4 有机电化学研究的内容及影响反应的主要因素11-14
• 1.4.1 电解池的类型12
• 1.4.2 电极材料12-13
• 1.4.3 电极电势13
• 1.4.4 电解质溶液13-14
• 1.4.5 隔膜14
• 1.4.6 温度和搅拌14
• 1.5 有机电合成的研究技术14-16
• 1.5.1 稳态技术14-15
• 1.5.2 暂态技术15-16
• 1.6 电极化学修饰的方法16-18
• 1.6.1 共价键法16-17
• 1.6.2 吸附法17
• 1.6.3 聚合物薄膜法17-18
• 1.7 十六烷值改进剂的种类18-19
• 1.8 脂肪族和脂环族硝基化合物的化学合成法19-24
• 1.8.1 单硝基化合物的化学合成方法19-21
• 1.8.2 偕二硝基化合物的合成方法21-24
• 1.9 含硝基十六烷值改进剂的研究进展24-26
• 1.9.1 国外24
• 1.9.2 国内24-26
• 课题研究目标、研究内容、拟解决的关键问题26-27
• 第2章 实验部分27-33
• 2.1 实验仪器及试剂27
• 2.1.1 实验仪器27
• 2.1.2 实验试剂27
• 2.2 实验方法27-33
• 2.2.1 1，1-二硝基乙烷电合成27-28
• 2.2.2 修饰层及氧化还原电对的选择28
• 2.2.3 4,4-二硝基戊酸甲酯合成过程28-29
• 2.2.4 电极的制备29-31
• 2.2.5 结构鉴定与表征31
• 2.2.6 收率计算31-32
• 2.2.7 电流效率计算32-33
• 第3章 二硝基乙烷电合成条件研究33-42
• 3.1 氧化还原电对的选择33
• 3.2 碳电极表面修饰层的选择33-35
• 3.3 电合成条件研究35-40
• 3.3.1 氧化还原电对电解条件的研究35-37
• 3.3.2 修饰碳表面电极电解条件的研究37-40
• 3.4 修饰电极及氧化还原电对的循环利用40-41
• 3.5 小结41-42
• 第4章 4,4-二硝基戊酸甲酯合成条件研究42-56
• 4.1 酸性条件反应温度对产物收率的影响42-43
• 4.2 不同相转移催化剂对反应的影响43-45
• 4.3 不同催化剂反应条件的研究45-52
• 4.3.1 以聚乙二醇为催化剂时的反应条件研究45-47
• 4.3.2 以四乙基氯化铵为催化剂时的反应条件研究47-49
• 4.3.3 以四丁基氯化铵为催化剂时的反应条件研究49-52
• 4.4 产物表征52-55
• 4.4.1 产物的纯度分析及元素分析52-53
• 4.4.2 产物的IR及质谱分析53-55
• 4.5 小结55-56
• 第5章 电解反应机理探讨56-59
• 5.1 氮原子催化下电合成二硝基乙烷的可能机理57
• 5.2 电解池中可能的副反应57-59
• 第6章 结论59-60
• 创新点60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 作者简介66

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