丙酮缩甘油产品应用及制备

丙酮缩甘油是一种重要的有机合成中间体,可作为溶剂、增塑剂、药用辅料等。2010年巴西的研究人员首次用丙酮缩甘油代替甲基叔丁基醚(MTBE)作为汽油燃料的添加剂,与普通汽油相调和,汽油的辛烷值提高2.5个单位同时减少胶质物质的生成,同时不会使汽油的蒸馏曲线产生明显变化,为甘油的高附加值加工提供了一条新的途径。

丙酮缩甘油产品应用及制备

丙酮缩甘油以丙酮和甘油为原料,在酸性催化剂的作用下进行缩合反应制备而得。
丙酮与甘油缩合反应的催化剂除传统的无机酸外,对甲苯磺酸、氨基磺酸等有机酸,分子筛、阳离子交换树脂、杂多酸、贵金属等固体催化剂也有大量文献报道。
丙酮与甘油的缩合反应为可逆反应,反应过程中生成的水不利于反应右移,同时降低催化剂的催化活性,不利于转化率的提高。在甘油缩醛/酮反应中大多采用分水试剂将反应生成的水带出反应体系；但是丙酮的沸点较低,在分水的同时,丙酮也被移出反应体系,采用带水剂不适合丙酮的缩合反应。
Silva等采用疏水催化剂,减少水对催化剂的影响,使催化剂保持较高的活性。文中主要利用原位除水法,丙酮与甘油在无溶剂条件下进行缩合反应,优选出适宜的催化剂。采用单因素分析方法考察催化剂的用量、反应温度、丙酮与甘油的摩尔比、反应时间等因素对缩合反应的影响,并利用正交实验对反应条件进行优化。
实验内容：丙酮缩甘油的制备在三口烧瓶中加入一定量的丙酮、甘油(过量)、催化剂、少量的内标物(DMF)、变色硅胶,开启搅拌器,加热到一定温度进行反应,反应过程中定时取样,进行定量分析。以丙酮的转化率来考察反应进行的程度。其中,阳离子交换树脂使用前于烘箱中120处理2h,ZSM-5分子筛使用前经过500高温处理2h,N2保护,处理后置于真空干燥器中备用。丙酮甘油缩合反应结束后反应液呈酸性,加入少量的NaHCO3中和至弱碱性。常压蒸馏收集丙酮,对于非均相催化反应,过滤除去催化剂后再蒸馏收集丙酮循环使用。剩余的液体经旋转蒸发仪减压蒸馏,真空度0.1MPa,收集120~130的馏分,得到无色的液体即为丙酮缩甘油样品。
单因素实验分别考察丙酮与甘油的摩尔配比、反应温度、反应时间、催化剂的种类以及用量、除水剂的用量等几个因素对丙酮与甘油缩合反应的影响。