噻唑衍生物的合成及离子液体在甲壳素生物质转化中的应用研究

发布时间：2019-08-29 13:40

【摘要】：噻唑衍生物以其突出的药物和生物活性,在农药研发、药物化学等领域已经广泛应用。并且,关于新型噻唑类衍生物的研究也一直受到科学工作者的密切关注。绿色化学,主要强调从原料到产品全过程的环境友好,已经成为当今化学的研究热点和前沿。近来,离子液体以其优良的物化性质,作为溶剂、催化剂在催化反应、有机反应中发挥了重要作用。5-羟甲基糠醛(HMF)作为重要的化工平台化合物,在医药、合成树脂以及生物燃料添加剂等领域具有重要的应用价值。作为地球上第二大可再生自然资源壳聚糖,已经在功能材料、食品工业、农业及纺织工业等领域得到广泛应用。若将其用于转化为能源平台化合物,必将会产生重大的经济和社会效益。本研究不仅合成了新型的噻唑类化合物,也探索了一条有效的转化壳聚糖制备HMF的绿色方法,并研究了其在离子液体中降解的机理。为壳聚糖转化为能源化合物提供了依据。本论文主要进行了以下四方面的研究：1、噻唑衍生物具有非常重要的药物及生物活性。本文合成了2-甲基-4H-吡咯并[2,3-d]噻唑为原料,依次进行Tos反应、溴代以及硼酸酯化反应,最终得到2-甲基-6-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基)-4-(4-甲基苯磺酰基)吡咯并[2,3-d]噻唑,合成了三种噻唑衍生物,进一步丰富了噻唑类化合物的种类,为噻唑类医药中间体的研制提供了新的选择。2、固体酸性催化剂已经在水解碳水化合物研究中展现了良好的效果,然而将其用于催化壳聚糖制备HMF的研究较少。本文合成了一系列的固体酸,并且将其应用于转化壳聚糖/甲壳素制备HMF的研究之中。经研究发现酸性硅胶SG/IL具有较高的催化性能,并且对其结构进行TG/DTG、FTIR、XRD表征。且对反应的溶剂、反应时间、反应温度进行了优化,发现在溶剂纯水中,HMF产率最高。反应后的固体残渣经FTIR与壳聚糖原料对比,重要官能团结构仍然存在并且主要多糖链结构在反应后依然保留下来。3、使用Design-Expert 8.0软件对SG/IL催化壳聚糖制备HMF的反应条件进行中心复合实验设计和响应面分析,得到了线性模型(回归方程)和最佳反应条件：反应时间为5.82 h,反应温度为185.26℃,催化剂用量为3.3 g。并且在最佳反应条件下直接转化壳聚糖／甲壳素分别得到HMF产率为31.4和21 mo1%。4、通过对离子液体催化壳聚糖后水溶液进行了LC-MS检测,证实了水溶性低聚糖分子的存在。并进一步对离子液体催化壳聚糖水解、脱水制备HMF反应机理进行了分析,发现壳聚糖水解成水溶性低聚寡糖并在端糖处发生开环异构化,断裂形成小分子葡萄糖胺,继而经历脱氨、烯醇异构、脱水得到HMF。
【学位授予单位】：天津工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O626

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本文编号：2530549