本文關(guān)鍵詞：酸性離子液體催化山梨醇脫水制異山梨醇的研究　出處：《華東理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：異山梨醇是植物基功能性二元醇,近年來(lái)由于其在聚合物工業(yè)的應(yīng)用而備受關(guān)注。異山梨醇主要通過(guò)山梨醇在酸性條件下脫水來(lái)制備,常用濃硫酸作為催化劑。然而濃硫酸作為催化劑存在環(huán)境污染、設(shè)備腐蝕、反應(yīng)產(chǎn)物后處理困難和難以循環(huán)利用等缺點(diǎn)。因此開發(fā)環(huán)保可循環(huán)使用的高效催化劑開發(fā)是山梨醇脫水制異山梨醇的關(guān)鍵問題。磺酸官能化的酸性離子液體具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)、酸度可調(diào)控和飽和蒸汽壓極低等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)成功應(yīng)用于多種酸催化反應(yīng)。本文設(shè)計(jì)合成了 9種酸性離子液體作為山梨醇脫水反應(yīng)的催化劑。得到水含量(χ~(H_2O)= nwater/nIL)在2×10~(-3)以下的純離子液體。通過(guò)NMR,ESI,酸堿滴定,KarlFischer水含量測(cè)定,TGA等分析手段,對(duì)所合成的離子液體純度,結(jié)構(gòu)和性質(zhì)分別進(jìn)行了表征及研究。研究了水對(duì)離子液體結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明水與離子液體活潑氫之間存在質(zhì)子交換過(guò)程,進(jìn)而影響液體活潑氫的氫譜化學(xué)位移及積分。本文通過(guò)對(duì)離子液體本征氫譜分析,探究了離子液體內(nèi)氫鍵相互作用類型和強(qiáng)度。以弱堿性親核性物質(zhì)三乙基氧膦(TEPO)為探針分子,對(duì)離子液體質(zhì)子化能力進(jìn)行了量化,結(jié)果表明所測(cè)離子液體均為強(qiáng)酸性離子液體。熱重(TGA)分析表明,所得離子液體熱分解溫度均在300 ℃以上,具有良好的熱穩(wěn)定性。本文首次使用磺酸官能化的離子液體作為可循環(huán)使用的催化劑催化山梨醇脫水制備異山梨醇,在130 ℃,3 kPa反應(yīng)條件下,0.6 mol%催化劑BIL-5可實(shí)現(xiàn)85%異山梨醇收率。探究了酸性離子液體催化山梨醇脫水反應(yīng)的構(gòu)效關(guān)系,研究表明,當(dāng)陽(yáng)離子相同時(shí),陰離子種類對(duì)異山梨醇收率有重要影響,異山梨醇收率隨陰離子BF4-、HS04-以及CF3S03-變化逐漸升高;當(dāng)陰離子相同時(shí),對(duì)陽(yáng)離子C2位進(jìn)行修飾,減少分子間氫鍵能力能提高異山梨醇收率,對(duì)陽(yáng)離子進(jìn)行官能化也會(huì)影響異山梨醇收率。提出影響山梨醇脫水反應(yīng)選擇性和反應(yīng)速率的因素主要有兩個(gè):離子液體質(zhì)子化能力(AN值)和穩(wěn)定性(-S03H官能團(tuán)中O-H鍵的強(qiáng)度)。通過(guò)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型及含預(yù)平衡階段的Michaelis-Menten機(jī)理反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)山梨醇脫水反應(yīng)的擬合對(duì)比,說(shuō)明含預(yù)平衡階段的Michaelis-Menten機(jī)理反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)山梨醇脫水反應(yīng)擬合效果更好,證明了脫水底物與催化劑之間存在相互作用。對(duì)山梨醇脫水制異山梨醇的工藝流程進(jìn)行了模擬,可實(shí)現(xiàn)82%異山梨醇收率,粗產(chǎn)品純度可達(dá)99.3%。
[Abstract]:In this paper , the influence of ionic liquid on ionic liquid structure was studied by means of NMR , ESI , acid - base titration , KarlFischer water content determination and TGA .

【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ223.166

【參考文獻(xiàn)】

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1 閻福安,殷斌烈,蔡澤宇,黃曉云;5-單硝酸異山梨醇酯的合成研究(Ⅰ)[J];武漢化工學(xué)院學(xué)報(bào);1997年01期

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本文編號(hào)：1386956