磺酸功能化离子液体结构性质关系及酯化性能研究

发布时间：2019-02-13 05:54

【摘要】：酯化是天然活性物质高值化利用过程中的关键技术之一,既可以提高天然活性物质如多不饱和脂肪酸和α-生育酚的活性,也可以改善其稳定性和储存性。但传统的酯化反应催化剂存在严重的设备腐蚀、环境污染和产物分离纯化困难等问题。磺酸功能化离子液体具有催化活性高、易与产物分离、可重复利用等优点,是一种有望替代传统催化剂的环境友好新型液体酸催化剂。本文将磺酸功能化离子液体作为酯催化剂催化合成多不饱和脂肪酸乙酯和α-生育酚醋酸酯,研究磺酸功能化离子液体的结构和性质关系及酯催化性能。本文合成了具有不同阳离子结构的磺酸功能化离子液体,对其酸强度和溶解特性等进行了表征。采用量子化学计算和COSMO-RS计算等方法研究了结构和性质的关系。研究表明,对于同种有机溶剂,磺酸功能化离子液体的溶解度远远小于季铵盐类质子酸离子液体,而基于吡啶阳离子的N-丙基磺酸吡啶硫酸氢盐([PSPy][HS04])的溶解度比基于咪唑阳离子的1-丙基磺酸-3-甲基咪唑硫酸氢盐([mpsim][HS04])溶解度更小。对于不同溶剂,溶解度大小顺序为:水乙醇乙酸乙酯正己烷正庚烷,磺酸功能化离子液体的溶解度随着有机溶剂的极性增加而升高。基于COSMO-RS计算方法,探讨了离子液体和有机溶剂的相互作用与溶解度之间的关系。结果显示,有机溶剂与离子液体之间的misfit作用能Wnisfit是影响溶解度大小的主要因素,并呈现负相关的关系。将磺酸功能化离子液体作为酯催化剂应用于多不饱和脂肪酸的酯化反应,研究了阳离子结构、物料比、反应温度对催化性能的影响。结果显示,磺酸功能化离子液体具有优异的酯催化性能,获得较优的酯化工艺条件为:酸醇比为1/1.4,反应温度为80 ℃,二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的转化率高达96%,EPA乙酯和DHA乙酯的产率分别达84.3%和90.8%。此外本文初步探索了以离子液体为萃取剂,从鱼油酯中分离纯化EPA和DHA酯化物的可行性。实验结果显示,离子液体具有良好的EPA和DHA酯选择性萃取能力。进一步将磺酸功能化离子液体作为酯催化剂应用于合成α-生育酚醋酸酯,考察了离子液体阳离子结构对催化活性的影响,采用正交实验研究了离子液体用量、物料比、反应温度、反应时间等对催化性能的影响。结果显示,磺酸功能化离子液体具有良好的酯催化性能,而阳离子结构对催化性能的影响很小,其中[PSPy][HS04]作为催化剂时,α-生育酚转化率和α-生育酚醋酸酯产率分别高达100%和93%。获得了较优的酯化工艺条件为:α-生育酚/乙酸酐/IL(摩尔比)为1/1.3/0.05,反应温度为30℃,反应时间为1.5 h。考察了离子液体的循环利用性能与其在有机溶剂中的溶解度之间的关系。结果显示,磺酸功能化离子液体具有良好的循环利用性能,循环使用五次,催化活性几乎不变,其中,[PSPy][HS04]具有最优的循环利用性能因其在有机溶剂中的溶解度最小。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O645.16;O621.251

【参考文献】

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本文编号：2421245