金剛烷為一重要的精細(xì)化工產(chǎn)品,在醫(yī)藥、功能高分子、潤(rùn)滑劑、表面活性劑、催化劑、照相感光材料等領(lǐng)域有廣泛用途,但由于金剛烷的價(jià)格比較昂貴,限制了它的應(yīng)用。目前金剛烷的工業(yè)生產(chǎn)采用異構(gòu)化法,即以橋式四氫雙環(huán)戊二烯為原料,催化異構(gòu)化為金剛烷。根據(jù)使用催化劑的不同,又可分為三氯化鋁法、沸石法和超強(qiáng)酸法,目前工業(yè)上真正應(yīng)用的只有前兩種。
沸石法生產(chǎn)催化劑能重復(fù)使用,對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕,焦油量少,但是目前報(bào)道的金剛烷的最高收率為42%。近年來(lái),在三氯化鋁法的基礎(chǔ)上,通過(guò)添加助催化劑,金剛烷的收率有了明顯的提高,文獻(xiàn)報(bào)道金剛烷的收率可以達(dá)到55%,但是未給出詳細(xì)的報(bào)告。遂研究人員在總結(jié)其它研究成果的基礎(chǔ)上,開(kāi)發(fā)了新型三氯化鋁添加微量助劑的催化體系。試驗(yàn)證明,金剛烷收率有明顯的提高。
隨著反應(yīng)溫度的降低,焦油生成量減少,金剛烷收率提高,但是隨著反應(yīng)溫度的繼續(xù)降低,金剛烷收率反而下降。此時(shí)收率減少是反應(yīng)時(shí)間不足造成的,并非焦油生產(chǎn)量大的緣故。隨著反應(yīng)溫度進(jìn)一步降低,盡管焦油生產(chǎn)量有所減少,反應(yīng)時(shí)間需要進(jìn)一步延長(zhǎng),而且色譜分許結(jié)果表明,另一種副產(chǎn)物的生成量隨之增大,這樣又造成了分離上的困難。因此,根據(jù)反應(yīng)的實(shí)際情況和工業(yè)生產(chǎn)的可行性,反應(yīng)溫度選擇50℃比較合適。
使用三氯化鋁作為異構(gòu)化催化劑,其用量與反應(yīng)物的適宜摩爾比為110。助催化劑與反應(yīng)物的摩爾比為013。在上述的條件下,金剛烷的收率可以達(dá)到62%。
