低共熔溶剂对某些有机化合物的萃取分离性能研究

摘要

低共熔溶剂(DESs)具有结构多样、价格低廉、原材料易得、制备简单、不使用挥发性有机溶剂等优点，被认为是传统易挥发有机溶剂的替代品，广泛应用在化学反应、催化化学、材料制备、物质溶解、酸性气体捕集、萃取分离等领域。但是，在萃取分离方面，还存在分离效果差、无法进行选择性分离、萃取机理不清楚等问题。在上述背景下，本文开展了酚类化合物的萃取分离、醇-酯混合物和有机酸-酯混合物的选择性分离等研究工作，主要研究内容如下：
　　1.使用胆碱衍生物[N1，1,nC2OH]Cl(n=1，4，6，8)作为新的萃取剂，通过与酚类化合物形成低共熔溶剂，从模型油（甲苯）中萃取26种酚类化合物。结果表明，有16种酚类化合物可以从甲苯中萃取出来，且一次萃取的效率随着酚类化合物结构的不同而显著改变(28.1-94.7％)。通过远红外光谱和密度泛函理论计算，认为胆碱衍生物盐的阴离子与酚类化合物形成的氢键是酚类化合物萃取的主要驱动力。
　　2.使用氯化胆碱(CHCl)/丙二酸、CHCl/乙二醇、CHCl/尿素、CHCl/甘油、CHCl/1，2-丙二醇、ZnCl2/尿素、ZnCl2/1，6-己二醇、ZnCl2/乙酰胺、ZnCl2/乙二醇等10种DESs对醇-酯混合物（苯甲醇+乙酸苄酯，异戊醇+乙酸异戊酯）进行选择性分离。较系统地研究了体系的温度、相体积比、醇-酯摩尔比等因素对选择性分离效果的影响。结果表明，萃取效率随相体积比的增大逐渐减小，随醇-酯摩尔比的增大逐渐增大，但萃取过程对温度并不敏感。在优化的条件下，通过一步萃取，苯甲醇的分离效率可达到95.7％，异戊醇的分离效果可达到95.0％以上。利用1HNMR光谱研究了选择性分离过程中的相互作用，表明醇-OH与DES中的氢键供体分子之间的氢键相互作用是萃取过程的主要驱动力。
　　3.将CHCl/丙二酸、CHCl/尿素、CHCl/1，2-丙二醇、ZnCl2/1，6-己二醇、CHCl/乙二醇、CHCl/甘油、ZnCl2/尿素、ZnCl2/乙二醇等DESs体系应用到有机酸-酯混合物（水杨酸+水杨酸甲酯，苯甲酸+苯甲酸乙酯）的选择性分离中。较系统地研究了体系的温度、相体积比等因素对选择性分离效果的影响。在优化的条件下，通过一步萃取，水杨酸的分离效果可达到99.9％，苯甲酸的分离效果可达到99.5％。利用1HNMR光谱分析了选择性分离过程中的相互作用，表明有机酸-OH与DES中的氢键供体分子之间的氢键相互作用是选择性萃取的主要驱动力。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 低共熔溶剂

1．2 DES的种类和性质

1．2．1 DES的种类

1．2．2 DES的性质

1．3 DES的应用

1．3．1 催化作用

1．3．2 C02捕集

1．3．3 生物医学应用

1．3．4 金属氧化物的溶解

1．3．5 电化学

1．3．6 有机合成

1．3．7 萃取分离

1．4 本文研究的意义和主要内容

第二章 低共熔溶剂对酚类化合物的萃取分离性能

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂

2．2．2 主要实验仪器

2．2．3 实验步骤

2．3 结果与讨论

2．3．1 摩尔比对萃取效率的影响

2．3．2 温度对萃取效率的影响

2．3．3 DESs中氢键的表征

2．3．4 酚类化合物的结构对萃取效率的影响

2．3．5 胆碱盐的结构对酚类化合物去除效率的影响

2．3．6 胆碱盐和酚类化合物的回收

2．4 小结

第三章 低共熔溶剂对醇-酯混合物的选择性分离性能

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 主要试剂

3．2．2 主要实验仪器

3．2．3 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 温度对萃取效率的影响

3．3．2 相体积比对萃取效率的影响

3．3．3 醇-酯摩尔比对萃取效率的影响

3．4 萃取机理研究

3．5 DES的回收

3．6 小结

第四章 低共熔溶剂对有机酸-酯混合物的选择性分离性能

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂

4．2．2 主要实验仪器

4．2．3 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 温度对萃取效率的影响

4．3．2 相体积比对萃取效率的影响

4．4 萃取机理研究

4．5 DESs的回收

4．6 小结

第五章 结论与展望

参考文献

附录

致谢

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