离子液体中去氢枞酸与碳水化合物化学结合的研究

摘要

去氢枞酸是一种重要的天然二萜类树脂酸，主要从歧化松香中分离得到，基于羧基和苯环的反应是去氢枞酸典型的改性反应。离子液体是指完全由离子组成的在室温或接近室温下呈液态的物质，一般由有机阳离子和无机或有机阴离子组成。近年来，室温离子液体用作化学反应介质的研究已成为绿色化学的一个研究热点。本文研究了离子液体中去氢枞酸与碳水化合物的化学结合反应，旨在探索离子液体在松香改性反应中的应用。主要研究内容及结论如下:
　　首先，以N-甲基咪唑为母体，在微波辐射下经两步法合成了一种功能化离子体溴化1-正丁基-3-甲基咪唑双氰胺盐([bmim][dca])。采用单因素试验法优化了合成条件，得出合成目标产物[bmim][dca]的最佳工艺条件为:[bmim]Br与Na[N(CN)2]的摩尔比为1∶1.1，丙酮作溶剂，微波功率固定为800W，反应温度50℃，反应时间1h。在此条件下，[bmim][dca]收率可达85.5％。通过IR对目标产物进行了表征。通过溶解度测试得知，离子液体[bmim][dca]对蔗糖、葡萄糖和β-环糊精有良好的溶解能力，其中对β-环糊精的溶解效果最好。
　　其次，以离子液体[bmim][dca]为绿色反应溶剂，以4-二甲基氨基吡啶(DMAP)为催化剂，通过去氢枞酸酰氯与β-环糊精的O-酰化反应，合成了去氢枞酸β-环糊精酯。探讨了各反应因素对目标产物取代度的影响，并通过单因素实验得出最佳合成工艺条件为:摩尔比为3∶1（去氢枞酸酰氯∶β-环糊精葡萄糖单元羟基），反应温度90℃，反应时间1.5h，催化剂DMAP为去氢枞酸酰氯质量的5％。通过对离子液体[bmim][dca]的回收及循环使用实验证明，离子液体易于与反应产物分离，可循环使用4次以上。通过元素分析、IR、SEM、TG-DTA和XRD对目标产物进行了分析和表征，并测试了目标产物的耐酸耐碱性能、溶解性能和防水性能。结果表明:β-环糊精经去氢枞酸酯化改性后，其溶解性和耐酸碱性都得到改善，并具有良好的疏水性。
　　再次，以离子液体[bmim]Br为绿色反应溶剂，以4-二甲基氨基吡啶(DMAP)为催化剂，通过去氢枞酸酰氯与葡萄糖的O-酰化反应，合成了去氢枞酸葡萄糖酯(GDA)。采用单因素试验法优化了合成条件，得出合成目标产物去氢枞酸葡萄糖酯(GDA)的最佳工艺条件为:去氢枞酸酰氯与葡萄糖的摩尔比为1∶1，反应温度70℃，反应时间1h，催化剂DMAP为去氢枞酸酰氯质量的5％。在此条件下，GDA收率达38.9％。通过对离子液体[bmim]Br的回收及循环使用实验证明，离子液体易于与反应产物分离，可循环使用4次以上。用TLC、IR、13C-NMR等多种方法对目标产物进行了分析和表征。
　　最后，以离子液体[bmim]Br为反应溶剂，以4-二甲基氨基吡啶(DMAP)为催化剂，通过去氢枞酸酰氯与纤维素的O-酰化反应，合成了去氢枞酸纤维素酯。探讨了各种反应因素对目标产物取代度的影响，通过单因素实验得出最佳合成工艺条件为:摩尔比为3∶1（去氢枞酸酰氯∶β-环糊精葡萄糖单元羟基），反应温度100℃，反应时间1h，催化剂DMAP为去氢枞酸酰氯质量的5％。通过对离子液体[bmim]Br的回收及循环使用实验证明，离子液体易于与反应产物分离，可循环使用3次以上。用元素分析、IR、SEM、TG-DTA和XRD对目标产物进行了分析和表征，并测试了目标产物的耐酸耐碱性能、防水性能和溶解性能。结果表明:纤维素经去氢枞酸酯化改性后，其溶解性和耐酸碱性都有改善，并具有良好的疏水性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 离子液体的研究进展

1．1．1 常规离子液体的合成研究进展

1．1．2 微波辅助在离子液体合成中的应用

1．1．3 离子液体在有机合成(酯化反应)中的应用

1．2 去氢枞酸酯化改性研究进展

1．3 碳水化合物(葡萄糖、β-环糊精、纤维素)的研究进展

1．4 本文研究设想

参考文献

第二章 离子液体[bmim][dca]的微波辅助合成

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要原料、试剂及仪器

2．2．2 微波法合成[bmim][dca]的路线

2．2．6 [bmim][dca]的普通法合成

2．2．7 [bmim][dca]对碳水化合物的溶解性能测试

2．3．1 目标产物[bmim][dca]的合成

2．4 [bmim][dca]的IR分析

2．5 离子液体[bmim][dca]对碳水化合物的溶解性能

2．6 小结

参考文献

第三章 离子液体[bmim][dca]中去氢枞酸β-环糊精酯的合成研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要原料、试剂及仪器

3．2．2 合成路线

3．2．3 去氢枞酸β-环糊精酯(CDDA)的合成

3．2．4 CDDA取代度的测定

3．2．8 CDDA的XRD分析

3．2．9 CDDA的溶解性能测试

3．2．10 CDDA的防水性能测试

3．3．1 CDDA合成条件的探索

3．3．2 CDDA的元素分析

3．3．3 CDDA的IR分析

3．3．4 CDDA的SEM分析

3．3．5 CDDA的TG-DTA分析

3．3．6 CDDA的XRD分析

3．3．7 CDDA的溶解性能测试结果

3．3．8 CDDA的防水性能测试结果

3．3．9 CDDA的耐酸碱性能测试结果

3．4 小结

参考文献

第四章 离子液体[bmim]Br中去氢枞酸葡萄糖酯的合成研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要原料、试剂及仪器

4．2．2 合成路线

4．2．3 去氢枞酸葡萄糖酯(GDA)的合成

4．2．4 GDA的分析

4．3 结果与讨论

4．3．1 GDA的合成条件探索

4．3．2 GDA的分析

4．4 小结

参考文献

第五章 离子液体[bmim]Br中去氢枞酸纤维素酯的合成研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 主要原料、试剂及仪器

5．2．2 合成路线

5．2．3 去氢枞酸纤维素酯(CDA)的合成

5．2．4 CDA取代度的测定

5．2．5 CDA的IR分析

5．2．10 CDA的防水性能测试

5．2．11 CDA的耐酸碱性能测试

5．3 结果与讨论

5．3．1 CDA合成条件的探索

5．3．2 CDA的元素分析

5．3．3 CDA的IR分析

5．3．4 CDA的SEM分析

5．3．5 CDA的TG-DTA分析

5．3．6 CDA的XRD分析

5．3．7 CDA的溶解性能测试结果

5．3．8 CDA的防水性能测试结果

5．3．9 CDA的耐酸碱性能测试结果

5．4 小结

参考文献

第六章 结论与展望

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文