不饱和脂肪酸二聚化反应蒙脱土催化剂可控构造及其催化作用机理

Dimerization of unsaturated fatty acid catalyzed by white clay is the main method of synthesis of dimer fatty acid, but there is drawbacks of the low catalyst activity, dose distribution of large and difficult, harsh reaction conditions, the target low yield and poor quality. Recently, there is a small amount of report about montmorillonite catalytic dimerization of unsaturated fatty acids, but the research on montmorillonite structure and catalysis is not enough..Water molecules and cations in the montmorillonite interlayer has interchangeability, which is the foundation of montmorillonite interlayer with regulation and transformation. The interlayer can be inserted a variety of organic monomers, which is beneficial to form a porous or pillared structure, and improve the distribution performance in the organic system..Preliminary studies, the catalytic performance of montmorillonite is enhanced and the conversion rate of the target is improved after montmorillonite structure regulated. This topic with montmorillonite as the object, the design and synthesis of pillared clay using ion exchange and self-assembly, translating the 2D layered of clay structure into 3D porous structure. The study of organic montmorillonite self-assembled structure of controlling method, which in order to preparae a catalyst with high specific surface area, micro-mesoporous composite structure, higher catalytic activity and good distribution characteristics; research control structure organic montmorillonite catalytic mechanism; investigate the influence of dimerization reaction of unsaturated fatty acids and the three-dimensional conformation selectivity of target product in different synthesis methods.

不饱和脂肪酸二聚化反应现多以白土为催化剂，存在催化剂活性不高、用量大且分配困难；反应条件苛刻；目标物得率低、品质差等缺点。近年来也有少量蒙脱土催化不饱和脂肪酸二聚化的报道，但对蒙脱土构造与催化作用研究不够深入。.蒙脱土层间域水分子和阳离子具有可交换性，这是蒙脱土层间域具有可调控和改造的基础。层间域可插入多种有机物单体等，形成柱撑或多孔结构，并使其在有机体系中的分配性能得到改善。.前期研究中我们发现，蒙脱土经构造调控后，其催化性能得到增强，目标物转化率提高。本课题以蒙脱土为对象，利用交换作用向其层域间引入有机物单体进行自组装，使蒙脱土转变为拥有三维孔道结构的多孔材料。研究蒙脱土有机化自组装控构的方法；制备高比表面积、微孔-介孔复合结构、更高催化活性及更好分配特性的催化剂；控构有机化蒙脱土催化作用机理；不同合成方法下对不饱和脂肪酸二聚化反应的影响，对目标产物立体构象的选择性。

二聚脂肪酸简称二聚酸，具有特殊的物理化学性质，毒性低、环境亲和，原料来源广泛且可再生，是工业上重要的有机合成中间体，在材料、化工、汽车、电子、航空航天、土木建筑、印刷、日化、纺织、船舶、涂料等众多工业领域得到了广泛的应用。. 二聚酸来源于可再生的生物质，目前制备二聚酸广泛采用的是不饱和脂肪酸催化合成，但存在以下缺点：所用的活性黏土催化剂添加量较大、分配较为困难、催化活性不高，需要通入氮气来保护原料，易使催化剂失活且生产成本增加。另外，由于多采用妥尔油、大豆油脂肪酸、棉子油脂肪酸等为原料，二聚酸的品位较低。因此研究不饱和脂肪酸二聚化的新型催化剂，为获得高选择性、高品质的二聚脂肪酸提供理论依据，是具有一定创新性和理论性的科研工作。. 发展一种层间微环境和层间域可控的蒙脱土用于不饱和脂肪酸的催化二聚化具有重要的意义。近年来，蒙脱土的层间域自主调控和设计成为一个研究热点。蒙脱土层间域水分子和阳离子的可交换性，是蒙脱土层间域可调控和改造的基础。蒙脱土层间通过插入一系列阳离子表面活性剂，利用离子交换法，将阳离子表面活性剂组装到蒙脱土的层间，构筑出一系列蒙脱土催化剂。通过调整表面活性剂碳链的长度来调节催化剂的层间微环境，并考察其催化性能，优化出高活性和高选择性的催化剂。.层间域自组装催化剂用在不饱和脂肪酸二聚化生产高品质二聚酸的聚合中，考查层间距、比表面积、颗粒大影响、表面形貌、内部形貌、lewis酸含量、热稳定性、分散性能、xAl/xSi摩尔比等对二聚化的影响，通过产物的氢谱、碳谱、质谱、HPLC等检测的分析，确定聚合反应发生的进程及其反应机理。本项目的完成可以构筑出层间域可控的催化剂，揭示表面活性剂的结构对蒙脱土微环境的影响规律，建立调节蒙脱土层间域自组装的方法，为设计和制备高活性和高选择性的非均相催化剂提高一种思路，为高品质二聚酸的制备提高一种方法。