环保增塑剂柠檬酸酯合成的研究

摘要

柠檬酸酯系列增塑剂是一种绿色环保的新型增塑剂,成为传统增塑剂DOP的绿色替代者,受到了广泛关注。离子液体被作为一类环境友好的催化剂在酯化、Mannich反应、Bechmann重排和水解等反应中得到了广泛的应用,具有高活性、高选择性和可循环使用等优点。碳基固体酸等固体酸催化剂以其独特的性能、优良的催化活性、很高的选择性,被广泛的应用到酸催化化学的各个领域,这类催化剂展现出广阔的应用前景,成为当前催化研究的热点之一。本论文着重探讨了室温酸性离子液体、包覆型的固体酸和碳基固体酸三类催化剂的研制及其在催化合成环保增塑剂柠檬酸酯中的应用。
　　首先,我们无溶剂条件下合成了一系列低温熔融、难挥发的磺酸基功能化的离子液体,并将这些离子液体用于催化合成柠檬酸酯。结果表明:该磺酸型离子液体能够很好的催化合成柠檬酸酯增塑剂,具有很高的催化活性和稳定性,在优化的反应时间、底物摩尔比和催化剂用量的条件下,柠檬酸酯的酯化率都能达到96％以上。
　　其次,由于危险性、经济利益和环保等方面的要求,需要我们降低硫酸的使用量、简化操作步骤,这便促使我们开发非均相催化剂。首先采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅包裹型催化剂,并首次将其用于催化合成柠檬酸三丁酯,研究发现,包裹型固体酸具有催化活性高,用量少等优点,但是循环性不好。为了解决这个问题,我们开发出碳基固体酸,并对其采用XRD,FT-IR,SEM等手段进行了表征。研究发现,碳基固体酸以其高催化活性、好的热稳定性、能够循环使用等优点能够很好的代替硫酸等催化剂来催化合成柠檬酸酯,并且催化剂回收容易,使整个反应经济、环境友好。优化条件下,TBC的酯化率可达到98%以上,而且催化剂循环使用5次TBC的酯化率下降不到2%。
　　最后,我们利用上述催化剂,以醋酸酐为酰化试剂开发出了简单有效地催化TBC乙酰化的方法,表现出反应条件温和、反应时间短、高的收率和选择性等优点,在无溶剂,反应时间不到30分钟条件下,乙酰柠檬酸三丁酯的收率达97%以上。

目录

论文摘要

Abstract

第一章 综述

1.1 增塑剂发展简述

1.2 柠檬酸酯系列无毒增塑剂的研究状况

1.3 离子液体简介

1.4 固体酸简介

1.5 本论文的研究思路和研究内容

第二章 离子液体催化柠檬酸酯的合成

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 固体酸催化柠檬酸酯的合成

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 实验结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 乙酰柠檬酸三丁酯的合成

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 实验结果与讨论

4.4 本章小结

第五章 结论

发表论文与申请专利情况

参考文献

致谢