腈類(lèi)化合物在近臨界水中的水解反應(yīng)研究.pdf

1、近臨界水(Near-Critical Water，NCW)通常是指溫度在200～350℃之間的壓縮液態(tài)水。與常溫液態(tài)水不同的是，NCW具有酸催化與堿催化的功能，能同時(shí)溶解有機(jī)物和無(wú)機(jī)物和自身物性的可調(diào)性等特性。這些優(yōu)異性能使它既可作為有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的催化劑，又可用作反應(yīng)物和溶劑。其催化性能可減少甚至消除無(wú)機(jī)酸、堿的使用；其溶解性能又可替代大量使用的有機(jī)溶劑，使反應(yīng)過(guò)程綠色。因此近臨界水在反應(yīng)、分離、廢棄物再資源化等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前

2、景。 腈是一類(lèi)含氰基(-CN的有機(jī)化合物，作為合成一系列胺、酸和聚合物的起始原料，其水解反應(yīng)廣泛應(yīng)用于氨基酸、酰胺、羧酸及其衍生物的合成，在有機(jī)合成中占有極其重要的地位。到目前為止，關(guān)于近臨界水中腈類(lèi)化合物水解反應(yīng)的研究比較少，且缺乏規(guī)律性的探索與總結(jié)。本文選取苯乙腈和煙腈兩種典型的腈類(lèi)化合物為研究對(duì)象，采用高溫高壓反應(yīng)釜，研究其在近臨界水中的水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)和產(chǎn)物分布，進(jìn)而探索NCW中腈類(lèi)化合物的水解規(guī)律。 苯乙腈無(wú)催化

3、水解反應(yīng)中，在考察了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性以及苯乙腈初始濃度對(duì)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)影響的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)測(cè)定了523.15K～563.15K下苯乙腈及其分解的中間產(chǎn)物苯乙酰胺的水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明苯乙腈水解反應(yīng)是典型的連串反應(yīng)，以苯乙酰胺為中間產(chǎn)物，且能高選擇性地得到最終產(chǎn)物苯乙酸。并以一級(jí)連串反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，得到了苯乙腈和苯乙酰胺水解反應(yīng)活化能分別為64.4 kJ·mol<'-1>和82.4 kJ·mol<'-1>。

4、煙腈無(wú)催化水解反應(yīng)中，系統(tǒng)測(cè)定了483.15K～523.15K下煙腈及其分解的中間產(chǎn)物煙酰胺的水解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)，結(jié)果表明溫度對(duì)煙腈的水解反應(yīng)有很大的影響，在不同的實(shí)驗(yàn)條件下煙腈水解可以高選擇性地得到煙酰胺或煙酸。以一級(jí)連串反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，得到了煙腈和煙酰胺水解反應(yīng)活化能分別為65.2 kJ·mol<'-1>和85.8 kJ·mol<'-1>。 在苯乙腈和煙腈水解反應(yīng)研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合文獻(xiàn)中已報(bào)道的腈類(lèi)化合物

5、水解反應(yīng)，對(duì)腈類(lèi)化合物在近臨界水中的反應(yīng)規(guī)律進(jìn)行了比較、總結(jié)和歸納。目前關(guān)于近臨界水中的腈類(lèi)化合物水解反應(yīng)的研究還不是很全面，還需要進(jìn)一步的研究工作探索更加深入的反應(yīng)機(jī)理。 近臨界水作為溶劑和催化劑可有效實(shí)現(xiàn)苯乙腈和煙腈的水解反應(yīng)，其中水自身電離產(chǎn)生的H<'+>和OH<'->替代了傳統(tǒng)酸堿催化劑的作用，因此可避免原有反應(yīng)中強(qiáng)酸強(qiáng)堿催化劑的使用以及隨之帶來(lái)的中和、分離過(guò)程，避免了廢棄鹽的后處理，減少或消除了對(duì)環(huán)境的污染。論文工作不