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咪唑類(lèi)化合物的特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在生物醫(yī)藥學(xué)領(lǐng)域、高性能復(fù)合材料領(lǐng)域、金屬防腐領(lǐng)域等諸多領(lǐng)域中顯示出巨大的開(kāi)發(fā)價(jià)值，其應(yīng)用研究引起眾多學(xué)者極大的關(guān)注。2-苯基咪唑作為一種重要的咪唑類(lèi)化合物，是環(huán)氧樹(shù)脂、聚氨基甲酸乙酯等優(yōu)良的固化劑，也是重要的醫(yī)藥、農(nóng)藥及染料等有機(jī)合成中間體，同時(shí)廣泛應(yīng)用在離子液體、質(zhì)子交換材料、有機(jī)發(fā)光材料等領(lǐng)域。
化學(xué)反應(yīng)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖:
圖中1、進(jìn)料閥，2、水相泵，3、有機(jī)相，4、水相，5、加熱蒸汽閥，6、反應(yīng)釜，7、攪拌漿，8、出料閥，9、管道，10、冷凝水閥，11、氨氣計(jì)量秤，12、氨氣鋼瓶，13、氨氣閥，14、有機(jī)相泵，15、液體連通閥，16、釜蓋，17、吸收混合塔，18、填料，19、冷卻水閥，20、液封池，21、報(bào)警器，22、水相噴頭，23、有機(jī)相噴頭。
如圖所示，所述氣-液-液相負(fù)壓合成裝置是由反應(yīng)釜6、吸收混合塔17、液體傳送系統(tǒng)和液封系統(tǒng)構(gòu)成，即在反應(yīng)釜6上方設(shè)置吸收混合塔17，通過(guò)帶液體連通閥15的液體管道和氣體管道相通，并在其間設(shè)置了水相泵2和有機(jī)相泵14，水相泵2的吸水頭置于反應(yīng)釜6的水相4內(nèi)，有機(jī)相泵14的吸液頭置于反應(yīng)釜6的有機(jī)相3內(nèi)，其出料噴頭22、23均置于吸收混合塔17內(nèi)填料18上方的冷卻管之上，吸收混合塔17頂部排氣管道與帶報(bào)警器21的液封池20相連。泵啟動(dòng)時(shí)，水相泵2和有機(jī)相泵14分別將反應(yīng)釜6中水相4和有機(jī)相3液體抽到吸收混合塔17上方噴淋，增加氣相、水相4和有機(jī)相3流體的接觸面積，提高化學(xué)反應(yīng)速度。
制備時(shí)，打開(kāi)進(jìn)料閥1，將41.84％的乙二醛69.3千克(500mol)和苯甲醛53.1千克(500mol)混合液加入到反應(yīng)釜6中；加畢，關(guān)閉進(jìn)料閥1，蓋上反應(yīng)釜6釜蓋，打開(kāi)水相泵和有機(jī)相泵，在室溫至45℃和微壓下，緩慢通入17千克氨氣。當(dāng)液封池20左側(cè)液位接近浮球時(shí)，調(diào)小氨氣閥13；當(dāng)液封池20左側(cè)液體淹沒(méi)浮球，報(bào)警器21報(bào)警時(shí)，關(guān)閉氨氣閥13；當(dāng)液封池20左、左側(cè)液位接近時(shí)，重新開(kāi)啟氨氣閥13；通氣完畢后，控溫50℃至80℃，繼續(xù)控制微壓下反應(yīng)12小時(shí)。反應(yīng)完畢，關(guān)閉水相泵和有機(jī)相泵，蒸去水，冷卻、結(jié)晶、過(guò)濾、干燥得產(chǎn)品。
一鍋法制備雙金屬有機(jī)無(wú)機(jī)骨架化合物(MOFs)材料A：首先，量取54mL的N,N-二甲基甲酰胺和6mL的甲醇配制混合溶劑，取21mmol的對(duì)苯二甲酸溶于上述液中，依次加入7mmol鈦酸正丁酯、3mmol鋯酸正丁酯、0.7mmol硅酸正丁酯。室溫下攪拌30min至溶液呈均勻地澄清透明狀。該溶液被轉(zhuǎn)移到100mL聚四氟乙烯內(nèi)襯中，在150℃下反應(yīng)16h。反應(yīng)后，離心分離所得沉淀物，用80mL甲醇洗滌3次，每次攪拌洗滌8h。將所得固體干燥，得到雙金屬有機(jī)無(wú)機(jī)骨架化合物(MOFs)材料A。
其它條件不變，可以改變雙金屬有機(jī)無(wú)機(jī)骨架化合物(MOFs)材料A中的MOFs的前驅(qū)體為鈦酸正丁酯、鋯酸正丁酯、硅酸正丁酯任意兩種或三種。
浸漬法吸附活性金屬離子制備復(fù)合材料B：稱(chēng)取10g步驟1制備的雙金屬有機(jī)無(wú)機(jī)骨架化合物(MOFs)材料A，加入活性金屬浸漬鹽Cu(NO3)2的甲醇溶液，其中復(fù)合材料A與活性金屬浸漬鹽溶液的質(zhì)量比為1:20～1:5，活性金屬鹽的甲醇溶液的質(zhì)量濃度為0.1～10wt％，20～30℃下恒溫?cái)嚢?～3h，將所得懸浮液離心，用甲醇反復(fù)洗滌5～8次，在60～100℃干燥12～15h得到復(fù)合材料B；
其他條件不變，僅改變加入Cu(NO3)2標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度，可以得到不同Cu負(fù)載量的活性金屬/復(fù)合氧化物多孔納米材料催化劑；若改變負(fù)載活性金屬鹽的前驅(qū)體溶液,可以得到Cu、Co、Fe、Ni負(fù)載的活性金屬/復(fù)合氧化物多孔納米材料催化劑。
原位熱裂解法活性金屬/復(fù)合氧化物多孔納米材料催化劑：將步驟2所得的復(fù)合材料B在管式爐熱裂解，450℃下，通入Ar煅燒6h，即得到所述的活性金屬/復(fù)合氧化物多孔納米材料催化劑1％Cu/TiO2-ZrO2-SiO2。
活性金屬/復(fù)合氧化物多孔納米材料催化劑在催化Debus法制備2-苯基咪唑的應(yīng)用：將17.41g的碳酸銨溶解在18.0g的去離子水中，配置為飽和溶液，然后加入10.6g的苯甲醛和32g甲醇，取1.0g實(shí)施例3制備好的活性金屬/復(fù)合氧化物多孔納米材料催化劑置于反應(yīng)體系中，在30℃水浴下機(jī)械攪拌30min，然后將乙二醛溶液滴加到上述混合溶液中，在50℃下進(jìn)行催化合成2-苯基咪唑反應(yīng)3.5h。
[1][中國(guó)發(fā)明]CN201410842437.X2-苯基咪唑的制備方法
[2][中國(guó)發(fā)明]CN202010434378.8一種用于Debus法合成2-苯基咪唑的催化劑制備方法及應(yīng)用