Lewis酸性离子液体催化合成二苯甲酮的研究

蔡亮（西安瑞联新材料股份有限公司，陕西 西安710077）

0 引言

二苯甲酮是有机物质合成的重要催化剂和中间物质，也是精细化学生产中必不可少的关键添加剂。二苯甲酮在化学产品生产过程中广泛的应用于药物、有机颜料、塑料制品、香精香料添加剂、日用品、部分电子化学用品等相关行业，对于化学合成物品的制成具有重要意义。而其生成也是由许多化学试剂、催化剂在特定制备条件下配合完成的，因此，从生成所需基本条件入手，对其催化合成过程进行深入研究探讨，能适时帮助科研人员加深对它化学结构的理解，进而有效开拓出能科学对其利用的新领域。化学产品制作普遍存在一定危险性，二苯甲酮也不例外。因此，在现有研究成果的基础上，科学开创出一套环境污染小、高效节能且实际效益高的二苯甲酮绿色开发新工艺，是切实对化学产品制作具有深刻现实意义及实际经济价值的可持续适应性办法。

1 二苯甲酮制作

二苯甲酮是化学产品制作的重要中间物质，主要应用于有机化学合成，其实际应用涉猎范围广。二苯甲酮的传统工业制作方法有很多，而目前行业内实际应用较多的用甲苯酰氯和苯进行系列Friedel-Crafts 酰基化反应生成二苯甲酮。在进行系列Friedel-Crafts 酰基化反应过程中，需要适时添加适量摩尔量的三氯化钾，让其作为酰化催化剂有效推动这一化学反应的进程。但三氯化钾会二苯甲酮发生强烈的络合反应，因此，在实验过程中就需要加入大量的酸性水溶解溶液，以中和反应作为水解媒介，帮助提高产物的实际生成率。大量酸性水溶液的加入，会增加三氯化钾的参与反应量，使其得到水解，水解离子与酸反应，进而过量产生含铝盐的废酸，这不仅会在一定程度上造成经济成本损失，还会严重到环境。这种传统的二苯甲酮生产工艺中大量加入的酸性水溶液，大多都是无机液体Lewis 酸和质子酸催化剂。就二苯甲酮生产而言，这些酸性化学物质能很好的发挥作用，有效推动化学过程进行，但其存在着腐蚀性强，选择性差、适应度低、实际利用率低、产品与催化剂易结合不易分离、环境污染严重等系列问题。这些问题会对二苯甲酮的社会价值造成影响，也会影响化学产品制作行业的可持续发展。因此，从制作工艺改进、使用化学物品更新这些方面做起，在适时加快化学工业快速发展的同时增加对社会环境的关注，最大程度的促进提高二苯甲酮综合价值。

2 Lewis酸性离子液体的使用意义

酸性液体对于二苯甲酮的生产制造具有重要意义，它不仅能有效催化二苯甲酮的反应过程进行，也能适时与其水解盐结合，帮助提高整个化学反应的产物实际生成率，以此促进实现其现实经济效益。随着环保社会的不断进步，二苯甲酮生产过程中存在的一些不利于资源环境可持续发展的因素的严重性逐渐得到行业重视，生产单位也适时采取系列措施对其生产环节进行改进，以此在有效提高产品质量和效率的同时减少不良影响。二苯甲酮生产过程中加入的大量酸性水溶液是争议性最大的因素，所以，在后期的二苯甲酮制作过程中，酸性水溶液被固体酸催化剂代替，工艺替代目的在于减少与三氯化钾的络合反应，降低化学产品生产结束后的含铝盐等化学废物的产生。但固体酸催化剂相比较于传统酸性水溶液而言，存在着易失活、反应配合度低、化学物品活性低、催化作用较差、实际参与反应时间短、积碳化严重等一系列影响化学速率及最终产物生成率的问题。这些问题在一定程度上制约了二苯甲酮制作工艺的可持续化工业发展和现实经济效益的实现。因此，科学合理的开发环境污染小、综合效益高的催化二苯甲酮化学反应高效进行的酸性中间物质，对于二苯甲酮的绿色制作和新工艺工业发展都具有重要意义。

Lewis 酸性离子液体是一种新型的功能化酸性离子液体，它有机的将离子液体的结构和酸性化学物质的特点进行结合，最大程度上发挥其催化作用，也有效避免与水解盐的合成，还能适时与其他功能化酸性离子液体合作，进行协同催化，显著帮助提高化学物品生产的催化性能。最重要的是，这种协同合作的功能性催化剂，还能进行重复循环利用，且对其所催化的化学反应速率没有影响，高度适应可持续发展要求。Lewis 酸性离子液体相比较于传统二苯甲酮生产工艺中使用的酸性水溶液和固体酸催化剂而言，具有一定的环境友好性。它不仅具有酸性水溶液的液体流动性好、酸性位密度大、酸强度高和酸性分布均匀等特点，还具有固体酸催化剂的易分解使用、循环利用等优点，却适时避免了与主要化学物质反应、影响最终产物生成率等催化剂的致命问题。Lewis酸性离子液体具有常规化学催化物质的特征，也具有可调变酸性特点的功能性，以此有效增强了自身催化实力。Lewis酸性离子液体的功能性在搭配其他合适的化学反应催化剂一起使用时，能合理发挥协同作用，帮助提高反应转化率及主要产物选择率。因此，在二苯甲酮的制作过程中，采用Lewis 酸性离子液体这类功能性酸来替代传统的酸性催化剂，是新时期化学产品生产的进步，也是切实提升二苯甲酮实际经济价值的实际可实施办法。

3 催化合成二苯甲酮

Lewis酸性离子液体的功能性使其同时兼具绿色液体溶液和高效催化剂的优点，尤其是其分子和离子的可分开设计性，在最大程度上满足了各种不同的化学产品生产反应过程的需求，这也使其具有一定的代替工业酸性催化物质的潜质。Lewis 酸性离子液体这类功能化酸性催化剂的制成是靠改变液体中阴、阳离子的种类及配比而调配合成得到的，不同比例调制生成的酸性离子液体催化剂的结构和性质大不相同。在酸性离子液体催化剂制成之后，还应对其酸性进行测定，以此判断其是否为符合功能化酸性离子液体催化剂，是否能够催化苯和甲苯酰氯的Friedel-Crafts 酰基化反应有序开展进行。甲苯酰氯和苯进行系列Friedel-Crafts 酰基化反应是在常压液下进行的，所以在三颈烧瓶内适量加入反应所需化学物质之后，控制好反应温度，开动磁力对其进行回流搅拌并把握好时间。在其大致反应结束之后用适量体积的石油醚对其进行分液提取，最后进行离子液体的酸性测定和结果分析。离子液体的酸性测定大多是采用乙腈探针分子红外光谱法，在各离子液体与乙腈混合后，寻找Lewis酸的特征峰，确保合成样品具有Lewis酸性，而反应物之间的酰基化反应就是在Lewis酸性离子液体的催化下进行的。

4 结语

综上所述，Lewis 酸性离子液体是化学产品制作发展的新型适应性产物。且Lewis 酸性离子液体的酸强度越高，其对于苯和甲苯酰氯的Friedel-Crafts 酰基化反应的催化活性及反应速率的影响就越深。作为二苯甲酮制作反应的催化物质而言，它吸收了传统工艺中使用的催化剂的催化性能，并科学高效的规避了原有问题的发生。在适时提高本身催化效率的同时开拓了许多其他附带功能，最大程度帮助实现了化学产品生产的价值，创造出可观经济效益，减少对社会环境的污染。在化学产品加快工业化发展的同时，提高其对环境影响的重视程度，有机的将其经济价值与社会价值进行综合评估分析，以此推动绿色化学工艺的有序发展。