综述：沸石催化乙酰丙酸乙酯与甘油合成缩酮的研究

本文系统评述了以沸石（H-ZSM-5、H-Mordenite、H-β、H-Y）为催化剂，催化生物质衍生平台化合物乙酰丙酸乙酯（EL）与甘油（生物柴油副产物）的缩酮化反应。研究通过表征沸石的酸性位点浓度、比表面积（BET）等物化性质，揭示了其与催化性能的构效关系，为绿色合成溶剂/增塑剂前体缩酮提供了高效策略。

　　

Abstract

随着对石化路线可持续替代方案的需求增长，生物质作为可再生原料备受关注。乙酰丙酸及其衍生物因其多功能性成为研究热点，而生物柴油副产物甘油则是重要的生物基化合物。乙酰丙酸乙酯（EL）与甘油通过缩酮化反应生成的缩酮，在溶剂、增塑剂和聚合物前体等领域展现出应用潜力。

沸石因其优异的机械和热稳定性成为理想催化剂。本研究筛选了H-ZSM-5、H-Mordenite、H-β和H-Y四种沸石，通过元素组成、比表面积（BET）和酸性位点浓度等表征，发现质子化沸石在甘油转化中均表现出显著活性。

Introduction

生物质作为可持续原料可生产燃料和多种化学品，其中乙酰丙酸是关键中间体。生物柴油生产过程中产生的甘油（约占10 wt%），通过氧化、醚化等反应可转化为高值化学品。甘油与酮类化合物的缩酮化反应尤其受关注，EL与甘油生成的缩酮具有低凝固点（<-60°C）、高沸点（286°C）和良好热稳定性（300°C），且因两亲性易溶于水和有机溶剂。

该反应需酸催化剂，相比均相催化剂（如盐酸、硫酸），沸石等非均相催化剂更环保且易分离。研究表明，H-ZSM-5在连续流动反应中可使缩酮产率达94.7%。沸石的Br?nsted和Lewis酸位点及孔道结构是其高催化活性的关键。

Materials and Methods

实验采用EL（纯度≥98%）和甘油（99.5%），沸石经600°C煅烧活化。通过ICP-OES分析元素组成，NH₃-TPD测定酸性位点，BET法表征比表面积。

Results

表征显示，煅烧未改变ZSM-5和Mordenite的物化性质。高硅沸石β和Y的疏水性有利于反应。所有质子化沸石均表现出高催化活性，其中H-ZSM-5因适宜的孔道尺寸和酸强度，实现最优反应效率。

Conclusions

沸石催化剂在EL与甘油缩酮化反应中展现出优异性能，其酸性位点和孔道结构的协同作用为生物质高值化提供了绿色路径。未来研究可进一步优化沸石改性策略，提升工业应用潜力。