相转移催化制备5-硝基愈创木酚钠及工程数据的测定

发布时间：2020-07-25 12:57

【摘要】：中国作为农业大国,怎样在单位土地面积上提高农作物产量的话题一直备受关注,在生态环保的理念下促进作物新陈代谢、增强植物免疫力、提高作物产品质量就成了突出问题。因此,研究并发展毒性低、效率高的新型植物生长调节剂就至关重要。新型植物生长调节剂复硝酚钠具有低毒、高效、无残留、无公害等特点,可以广泛应用于农作物的整个生命周期,其最主要的成分是5-硝基愈创木酚钠。本文选用三步反应法合成5-硝基愈创木酚钠:将愈创木酚经乙酰化、硝化和水解来得到目的产物。对合成工艺中水解反应时,相转移催化剂的使用进行了研究考察,并测定了5-硝基愈创木酚钠的工程数据。首先,用更安全的浓硝酸替换发烟硝酸同冰乙酸混合作为硝化剂,制备水解反应所需原料5-硝基乙酰愈创木酚,并采用单因素法和正交试验设计探索乙酰愈创木酚硝化反应的最优化方案:乙酰愈创木酚与硝酸的摩尔配比为1:8.1,乙酰愈创木酚与冰乙酸的摩尔配比为1:6.4,硝酸用量35 mL、冰乙酸用量35 mL、反应温度50℃、反应时间2.0 h,受硝酸浓度的限制,5-硝基乙酰愈创木酚产率最高仅可达35.37%,纯度为93.09%。提高了实验的安全性,减小了使用发烟硝酸产生危险的概率。第二步,从常见的聚醚类和季铵盐类相转移催化剂中,筛选出了4000目聚乙二醇,促进了水解反应的有效进行,并通过响应面分析法确定了以5-硝基愈创木酚钠的产率为响应值的较佳反应条件为:催化剂用量为水解原料5-硝基乙酰愈创木酚质量的7%、反应温度42.16℃、反应时间为2.52 h。在上述条件下,5-硝基愈创木酚钠的产率达91.36%。然后,对5-硝基愈创木酚钠的工程数据进行了测定。使用汽液双循环釜法(ROSE)测定了制备5-硝基愈创木酚钠过程中涉及到的愈创木酚+乙酰愈创木酚二元物系在压力为13.50(±0.5)kPa时的汽液平衡数据,用Aspen Plus流程模拟软件对实测数据进行模拟,结果表明NRTL、UNIQUAC和Wilson三种溶液模型均可以用来预测愈创木酚+乙酰愈创木酚二元物系的汽液平衡数据。最后,用热分析仪(DSC和TG-DTA)考察了5-硝基愈创木酚钠的非等温热分解现象,并用Flynn Wall Ozawa(FWO),Kissinger和?atava-?esták三种热分析方法对5-硝基愈创木酚钠扫描数据进行数学分析,确定出该物质的非等温热分解的机理,其机理函数的积分形式为:g(α)=[-ln(1-α)]~2,同时根据热力学性质的计算原理,计算得到5-硝基愈创木酚钠热分解反应过程中的活化能E=0.1448 kJ·mol~(-1),指前因子的对数lgA_k=13.91 min~(-1),焓变ΔH~≠、熵变ΔS~≠和吉布斯自由能变ΔG~≠分别为-5.079 kJ·mol~(-1),1.136 J·mol~(-1)·K~(-1)和708.404 kJ·mol~(-1)。用氧弹量热仪测定并计算出5-硝基愈创木酚钠的标准摩尔燃烧焓4719.10 kJ·mol~(-1)、标准摩尔生成焓8331.21 kJ·mol~(-1)。用DSC热分析仪测定了温度在295.15-433.15 K范围内的比热容,并根据扫描数据用最小二乘法进行回归计算得到5-硝基愈创木酚钠的比热容与温度间的关系式为:C_p/J·mol~(-1)·K~(-1)=0.1060T+53.8477,(R~2=0.9993)。以上研究填补了5-硝基愈创木酚钠在工程数据方面的空白,为工业化应用发展奠定了基础。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ452
【图文】：

3备方法的研究现状、Franz P 和 Glen E 将分别为乙酰化反应、硝和－OH 都是强供电子，减少了副产物的产iharu 和 Nikko K 等人[，再用酸化的 CH3CN方法收率低，设备成本利用率过低，违背了酯硝基经甲烷催化后发 5-硝基愈创木酚钠分子ular structural formula of 5

613-70-7）分子式为 C9度为 1.14 g/cm3（25 ℃酮等常见有机溶剂，具随有香豆素与香兰素的构式见图 1.3。图 1.2 愈创木酚分子结构式e molecular structural formu 1.3 乙酰愈创木酚分子结olecular structural formula o

并伴随有香豆素与香兰素的香气子结构式见图 1.3。08-24-7）分子式为 C4H6O3，分子量液体，密度为 1.08 g/cm3（25 ℃于氯仿和乙醚等常见有机溶剂，缓酸乙酯。主要用于生产醋酸纤维剂等。具体分子结构式见图 1.4。图 1.3 乙酰愈创木酚分子结构式The molecular structural formula of guaia

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本文编号：2769856