金剛烷是一種重要的精細化工產(chǎn)品，在醫(yī)藥、潤滑劑、催化劑、表面活性劑、照相感光材料等領域有廣泛用途。金剛烷能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)主要是靠三氯化鋁法，三氯化鋁法的優(yōu)點是原料及催化劑便宜易得，工藝簡單。缺點就是收率低、腐蝕設備、焦油量的控制及產(chǎn)品的分離提純。為了提高金剛烷收率，研究人員在以往研究成果的基礎上，研究了三氯化鋁添加微量水作為助劑的催化體系。試驗證明，金剛烷收率有明顯提高。

1、反應機理：

反應物為橋式四氫雙環(huán)戊二烯（endo-TCD），endo-TCD先生成它的掛式異構體掛式四氫雙環(huán)戊二烯（exo-TCD），然后再異構化生成金剛烷（ADH）。從endo-TCD到ADH要經(jīng)歷一個復雜的骨架重排過程，見右側(cè)ADH的重排圖。

2實驗部分　　

2.1實驗設備　　

高壓反應釜（1L，威?；C械廠）、三口燒瓶、氣相色譜儀（7890B，安捷倫）、臺式氣相色譜-（四級）質(zhì)譜聯(lián)用儀（GCMS3100，北京東西分析儀器有限公司）、熔點儀（WRS-3，上海精科）。　　

2.2實驗藥品　　

環(huán)戊二烯二聚體（純度98.5%以上）、正庚烷（分析純）、1，2-二氯乙烷（分析純）、無水三氯化鋁（分析純）、雷尼鎳（分析純）、乙醇（分析純）、氫氣。　　

2.3實驗操作　　

2.3.1橋式四氫雙環(huán)戊二烯的合成　　

環(huán)戊二烯二聚體與正庚烷以質(zhì)量比1：1，及少量雷尼鎳催化劑，一并加入高壓反應釜中，氮氣置換三次，氫氣置換一次。通入3.0MPa的氫氣，溫度110～130℃下反應3小時，降溫，氮氣置換，過濾反應液除去催化劑，氣相色譜儀分析各物質(zhì)含量，環(huán)戊二烯二聚體轉(zhuǎn)化率100%，蒸出溶劑，將剩余無色透明液體冷卻后為白色結晶體。白色晶體用乙醇溶解，使用氣相色譜儀確定其純度：純度98.3%?！　?/p>

2.3.2橋式四氫雙環(huán)戊二烯的異構化　　

反應在裝有攪拌，溫度計，冷凝管的三口燒瓶中進行，溫度由恒溫油浴鍋控制。橋式四氫雙環(huán)戊二烯與1，2-二氯乙烷以質(zhì)量比10：1一并加入并充分攪拌溶解，30℃左右加入無水三氯化鋁催化劑，催化劑與橋式四氫雙環(huán)戊二烯的摩爾比為0.2，攪拌反應，氣相色譜儀跟蹤分析橋式四氫雙環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率，約反應0.5～1小時，98%以上的橋式四氫雙環(huán)戊二烯異構化為掛式四氫雙環(huán)戊二烯，并少量焦油生成，將反應液離心過濾除去催化劑。　　

2.3.3金剛烷的合成　　

離心過的掛式四氫雙環(huán)戊二烯反應液加熱到70±2℃，加入無水三氯化鋁催化劑，催化劑與橋式四氫雙環(huán)戊二烯的摩爾比為0.4，加入微量的金剛烷，緩慢滴加水，水與本次加入無水三氯化鋁催化劑的質(zhì)量比為0.01，繼續(xù)攪拌反應4～5小時，反應瓶中有大量的金剛烷晶體生成時，停止反應，并伴有少量的焦油生成，使用正庚烷多次萃取反應液，蒸出溶劑，粗產(chǎn)品使用水蒸汽汽提提純金剛烷，金剛烷純度99.3%以上。

3、結論　　

使用無水三氯化鋁做催化劑，使用量與反應物掛式四氫雙環(huán)戊二烯的合適摩爾比為0.3：1，選擇水為助催化劑，添加量為催化劑的1%（質(zhì)量比），反應溫度70℃，反應時間4小時，在上述條件下，掛式四氫雙環(huán)戊二烯的轉(zhuǎn)化率為72.1%，以雙環(huán)戊二烯計，金剛烷的收率可以達到45.4%。