趙紅紅，李波，劉欣（陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院，陜西漢中723001）

硫酸鐵銨催化合成的研究進展

趙紅紅，李波，劉欣
（陜西理工學院化學與環(huán)境科學學院，陜西漢中723001）

摘要：硫酸鐵銨是一種穩(wěn)定高效的催化劑，它可以催化合成縮酮（醛）、酯和多種有機合成中間體。相比于傳統(tǒng)的無機酸催化劑，具有價廉易得、便于分離、對設備腐蝕小、環(huán)境污染小等優(yōu)點。通過討論硫酸鐵銨催化合成多種化學產品，綜述硫酸鐵銨當前研究進展，并對其發(fā)展前景進行了展望。

關鍵詞：硫酸鐵銨；催化合成；環(huán)境污染；縮酮（醛）；酯

縮酮（醛）反應在香料、醫(yī)學、藥物等精細化學合成領域有著重要作用；酯類更是廣泛應用于食品、化妝品，具有很高的經(jīng)濟價值[1]；脂肪酸二乙醇酰胺是一類重要的非離子表面活性劑，對金屬有潤滑防銹的功能，也是重要的有機合成中間體[2]。合成以上產品的傳統(tǒng)方法是通過無機酸作催化劑制得，但無機酸的強酸性和強腐蝕性給有機合成帶來了諸多困難，尋找一種高效穩(wěn)定的催化劑已成為諸多學者的研究課題。硫酸鐵銨是一種價廉易得的穩(wěn)定晶體，不溶于有機反應體系，便于分離和除去，操作方便，對設備腐蝕小，對環(huán)境的污染小，因而引起了研究人員的廣泛關注。目前文獻報道指出硫酸鐵銨對縮酮（醛）類、酯類、多種有機合成原料和有機中間體的催化合成具有良好催化作用[3]。筆者就近年來硫酸鐵銨的催化合成進行綜述，以期對研究硫酸亞鐵催化合成提供參考依據(jù)。

1　硫酸鐵銨催化合成縮酮（醛）

醛與酮和醇發(fā)生縮合反應形成縮醛（酮）。縮醛（酮）在生活中有很多應用，如可作為酒類、飲料類以及食品的調香和定香；也可以用于油漆和制藥工業(yè)以及作為有機合成的中間體或目標物；在工業(yè)上也可以用于制備陰離子交換樹脂等[4]。在其合成過程中，催化劑往往是強的質子酸（如鹽酸、硫酸、磷酸等），副反應多、腐蝕設備嚴重、易污染環(huán)境等一直是工業(yè)化生產縮醛（酮）的難題，因而尋找高效綠色催化劑迫在眉睫[5-8]。

硫酸鐵銨價廉易得，不溶于有機體系，對設備腐蝕小，有著良好的催化效率。楊水金[9]等指出以硫酸鐵銨作催化劑合成苯甲醛1，2-丙二醇縮醛的最佳條件為：反應物苯甲醛與1，2 -丙二醇物質的量比為1∶1.5，催化劑用量為0.69，即為反應物料總質量的1.36%，帶水劑環(huán)己烷用量（苯甲醛用量為0.20mol時）為8mL，反應時間4h。在此條件下，產物收率為83.5%。自1986年家用微波爐用于有機合成以來，微波輔助合成發(fā)展迅速，章愛華等[10]運用微波輻射輔助硫酸鐵銨催化合成環(huán)己酮乙二醇縮酮，考查了酮醇物質的量比、催化劑用量、微波功率和輻射時間對反應收率的影響，得出最佳反應條件為：n（環(huán)己酮）∶n（乙二醇）=1∶1.4，催化劑用量為反應物總質量的3.5%，輻射功率450W，輻射時間7min，產物收率達88.1%。利用微波使反應時間縮短，副反應減少，提高了產品產率，具有很好的發(fā)展前景。

2　硫酸鐵銨催化合成酯類

酯類用于多種行業(yè)，例如食品、酒類、保健品、醫(yī)藥、農藥、皮革、化妝品以及各種物品的調香和定香[11]。傳統(tǒng)方法多以濃硫酸做催化劑，由醇和酸直接酯化。這樣除了具有傳統(tǒng)無機酸催化的缺點外，還具有產品純度低，難用于醫(yī)藥等對精細化工原料純度有著更高要求的領域。因而研究開發(fā)新型、綠色高效的催化劑仍是酯類化合物合成的熱點[12-13]。

硫酸鐵銨可以很好地催化合成酯類化合物，孔祥文[14]等在研究硫酸鐵銨催化合成4-羥基- 3-甲氧基肉桂酸戊酯時，發(fā)現(xiàn)十二水合硫酸鐵銨對4-羥基- 3-甲氧基肉桂酸和正戊醇的縮合反應有很好的催化活性，優(yōu)惠的工藝條件為：0.2mol 4-羥基- 3-甲氧基肉桂酸與正戊醇醇酸比為2∶1，催化劑用量6g，環(huán)己烷30mL，回流下反應3.5h，收率97.0%，含量達到了98.0%。

俞善信[15]等發(fā)現(xiàn)硫酸鐵銨有催化羧酸的酯化作用,在酯化過程中，反應速度同樣是一級醇大于二級醇，特別適用于能與水形成低恒沸物的C3～C5一級醇。在等摩爾的C3～C5一級醇和羧酸的酯化過程中，原料能夠充分利用，得到較高收率的羧酸酯。十二水合硫酸鐵銨是一種穩(wěn)定晶體，不易吸潮，保管和使用都很方便，它參加反應后結成淡黃色不溶塊狀物，在催化酯化過程中不溶于有機溶劑，易與反應液分離，因而在等摩爾酸醇反應中可以簡化粗酯的后處理工藝，減少了酯的損失，增加了酯化率，催化活性高[16]，是一種應用前景很好的催化劑。陳學娟等[17]在硫酸鐵銨催化合成乙酸正丁酯的研究中，通過單因素實驗確定最佳工藝條件為：微波輔助合成，輻射功率為240W，輻射時間為15min，催化劑用量為1.3g，酸醇比為1.2∶1.0，酯化率為98.2%。

3　硫酸鐵銨催化合成其它化學產品

3.1硫酸鐵銨催化合成1，2；5，6—二-氧-環(huán)亞己基-myo-肌醇

肌醇在化學上可看作是環(huán)己烷的多元烴基衍生物，幾乎所有生物都含有游離態(tài)或結合態(tài)的肌醇，Myo-肌醇是生物合成有機體重要表面錨分子，糖基磷酯酰肌醇的重要前體，也是合成具有重要細胞功能的第二信使肌醇三磷酸和磷酯酰肌醇的重要原料[18]。因為肌醇的特殊作用，使其受到了學者們的廣泛關注。岳智洲[19]通過兩步法制備目標產物外消旋1，2；5，6—二-氧-環(huán)亞己基- myo-肌醇，通過優(yōu)化外消旋1，2 -氧-環(huán)亞己基- myo-肌醇與環(huán)己酮乙二醇縮酮的縮酮化反應條件，即以硫酸鐵銨作為催化劑，催化劑用量為5%～10%摩爾比，反應原料1，2 -氧-環(huán)亞己基- myo-肌醇和環(huán)己酮乙二醇縮酮摩爾比為1∶1.1，反應溫度為100℃，最終目標產物外消旋1，2；5，6—二-氧-環(huán)亞己基- myo-肌醇的收率可達73.1%（以肌醇計），且催化劑的后處理簡單。

3.2硫酸鐵銨催化合成脂肪酸二乙醇胺

脂肪酸二乙醇酰胺是一類重要的非離子表面活性劑，對金屬有潤滑防銹的功能。硫酸鐵銨是催化合成二聚酸二乙醇胺的良好催化劑，其反應條件溫和、操作方便、腐蝕輕、污染低、產品純度高，催化合成最佳條件為：硫酸鐵銨催化劑的用量（以二聚酸為基數(shù)的0.7%）為0.1348g，n（酸）∶n（醇）為1.0∶1.35，反應時間為6h，反應溫度為140℃，二聚酸二乙醇胺的轉化率達82%以上[20]。

4　展望

硫酸鐵銨是一種價廉易得、穩(wěn)定的催化劑，其難溶于有機反應體系中，產物后處理簡單，對反應設備腐蝕小，綠色環(huán)保，環(huán)境污染小，且保存、運輸、使用方便。目前，人們正在不斷追求高效易得的催化劑，同時也要實現(xiàn)低成本、低消耗、高產率、少污染的目的，而硫酸鐵銨將是其中值得研究的一種，其在“綠色化學”進程中有著良好的應用前景。

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doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2015.02.002

中圖分類號：O625.21

文獻標識碼：A

文章編號：1008- 553X（2015）02- 0004- 03

收稿日期：2014- 10- 11

基金項目：陜西理工學院大學生科技愛好者協(xié)會創(chuàng)新實驗項目（項目編號：UIRP14030）

作者簡介：趙紅紅（1993-），男，化學專業(yè)本科在讀，研究方向：有機化學和催化化學，18292668764，18292668764@163.com。

Research Progress on Synthesis of Ammonium Ferric Sulfate as Catalyst

ZHAO Hong-hong，LI Bo，LIU xin
（College of Chemistryand Environmental Science，Shaanxi Universityof Technology，Hanzhong 723001，China）

Abstract:Ammoniumferric sulfate is a stable and efficient catalyst，it maycatalyze the synthesis ketal（aldehyde），the ester and manykinds oforganic synthesis intermediate. Compared toconventional mineral acids as catalysts，it is cheap and easyto get，easy to separate and little equipment corrosion and less environmental pollution and so on. The article discussed ammonium ferric sulfate catalyze synthesis a variety of chemical products，and overviewing current research progress of ferric sulfate ofammonia，and the prospects for its development prospects.

Key words:ammoniumferric sulfate；catalyzedsynthesis；environmental pollution; ketal（acetal）；ester