肉桂酸正戊酯催化合成条件的研究毕业论文(编辑修改稿)

肉桂酸正戊酯催化合成条件的研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

xperimental results show that the optimum catalytic synthesis conditions: ionic liquid [HSO3pmim]+[HSO4] catalyst dosage, molar ratio of alcohol to acid was :1, reaction time , reaction temperature for 122℃ , cinnamic acid amyl ester synthesis yield could reach %. The method was simple, reaction time was short, the temperature of the reaction was easy to control, and the catalyst can be recycled. Keywords: cinnamic acid； amyl alcohol； amyl cinnamate； BoxBehnken design and response surface method； catalytic synthesis 黄山学院本科毕业论文 3 1 引言 肉桂酸正戊酯是一种无色透明液体，带有果香味 ,可用作合成香料，如食用香精、日化香料调配中 [1]。 肉桂酸正戊酯可用于食用香料中各种水果的定香剂，也可用于日化香精中各种香料如香石竹、风信子、檀香的定香剂。 因而市场开 发前景十分广阔。 所以，研究一种高产率的肉桂酸正戊酯的合成方法具有非常重要的意义。 目前合成有机羧酸酯的传统工艺一般是采用浓硫酸催化醇酸酯化 [2]，国内对肉桂酸正戊酯催化合成方法的探究较少，主要还是采用硫酸作为催化剂进行工业生产的方法。 这种方法生产工艺简单，催化剂成本也较低廉，可是存在很多缺陷[34]。 主要有 :（ 1） 反应过程中，浓硫酸易脱水、氧化、酯化，会有很多的副反应。 这会使产物的精制变得困难，由于肉桂酸正戊酯要用于食用香料，而以硫酸为催化剂会导致其难以在食品工业中应用。 （ 2） 酯化合成本身工艺简单，但是以 硫酸为催化剂，最终产物中杂质难以除去，为了清除硫酸催化剂，要经过碱中和、水洗，这会使工艺复杂化。 （ 3） 硫酸本身具有腐蚀性，会对生产设备本身产生损害。 （ 4） 反应时间长 ,生产成本高以及对坏境的污染严重。 所以，探究出一种经济、环保的肉桂酸正戊酯合成方法具有重要的生产实践意义。 随着科学技术的不断发展，环境问题令人堪忧，环境友好型催化剂越来越吸引人们的眼球。 离子液体作为一种新型友好的绿色催化剂越来越受到人们的关注。 离子液体催化剂是一种在室温下呈液态，由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的盐类。 由于阳离子的不对称结构， 与阴离子结合较为松散，因而与一般离子化合物又存在明显的区别。 一般离子化合物只有高温下，通常 800℃ 以上才能转变为液态 [5]。 离子液体催化剂具备多种优良的特性 [68]：（ 1）污染小， 在生产过程中对设备腐蚀远小于浓硫酸，对于废液的处理也较简单。 （ 2）用量少且催化活性高，回收利用率高。 （ 3）酸性位密度高，酸强度分布均匀，酸性不易流失，易于保存。 （ 4）溶解力强，既可溶解有机物又可溶解盐类物质。 （ 5）可设计性高，且制备过程简易。 离子液体合成较为简单，通常不超过两步。 （ 6）催化反应完成后， 离子液体与反应物产物自动分 层， 易于产物分离。 目前肉桂酸正戊酯的合成状况 硫酸催化 硫酸催化是目前主要的 工业生产方式，是由肉桂酸和正戊醇在硫酸催化下酯化而成 ,然而硫酸对设备具有较强的腐蚀作用 ,同时该工艺具有副反应多，生产周期长 ,酯化率低 ,产品色泽差和对环境污染大等缺点 [9],所以国内外都在探索用更 黄山学院本科毕业论文 4 佳的合成方法以及催化剂来改进生产工艺。 硫酸氢钾催化 利用硫酸氢钾做催化剂 ,用于肉桂酸正戊酯的合成 ,硫酸氢钾针对脂肪酸酯化等反应具有良好的催化活性，且利用硫酸氢钾难溶于醚，稍溶于正戊醇的特性能够 很好的解决了硫酸与反应体系难分离的问题，但催化剂回收率较低，因为硫酸氢钾会部分溶于正戊醇，导致催化剂在反应过程中逐渐减少，且反应过程中有机物会污染硫氰化钾表面的酸性中心。 所以在重复使用催化剂时，必须补充硫酸氢钾才能使产率较高 [10]。 离子液体 催化 目前，离子液体作为一种新型催化剂在酯的合成中得到了大量的应用。 黄艳仙 [11]等研究了离子液体 1丁基 3甲 基咪唑四氟硼酸盐催化肉桂酸和乙醇进行酯化反应，最佳反应条件为：醇酸摩尔比 7:1，催化剂用量 7mL，反应 4h，肉桂酸乙酯产率高达 %。 离子液体可重复使用 5次，其酯化率仍保持 86%。 龙俞霖[12]等研究了微波加热条件下离子液体 1丙磺酸吡啶硫酸氢盐催化丁二酸和正辛醇进行酯化反应，最佳反应条件为：醇酸摩尔比 4:1，反应温度 150℃ ，微波加热15min，丁二酸二辛脂产率高达 %。 离子液体可重复使用 6次，其酯化率仍保持 %。 赵振贵 [13]等研究了离子液体 N,N烷基 （ 3甲基） 二咪唑硫酸氢盐催化庚二酸和乙醇进行酯化反应，最佳反应条件为：醇酸摩尔比 3:1，反应温度 108℃ ，回流加热 ，庚二酸二乙酯产率高达 %。 离 子液体可重复使用 5次，其酯化率仍保持 %。 由此可见，离子液体用于催化酯的合成方法十分丰富，且产率较高。 但目前国内还无人使用离子液体进行肉桂酸正戊酯的催化 合成条件探究， 因此，在大量阅读国内对肉桂酸正戊酯的催化合成方法以及类似的同类物质的合成方法的相关文献下，本实验采用离子液体催化剂 1（ 3磺酸）丙基3甲基咪唑硫酸氢盐 ( [HSO3pmim]+ [HSO4] )作为实验所用催化剂，进行肉桂酸正戊酯最佳催化合成方法的探究。 2 实验部分 试剂与仪器 表 31 实验试剂 实验试 剂 试剂纯度 试剂生产厂商 肉桂酸 分析纯（ AR） Aladdin Industrial Corporation 正戊醇 化学纯（ CP） 国药集团化学试剂有限公司 对甲苯磺酸 分析纯（ AR） 国药集团化学试剂有限公司 黄山学院本科毕业论文 5 表 32 实验仪器 实验原理 本实验原理即为催化酯化反应的原理，在催化剂的作用下一分子羧基和一分子羟基反应脱去一分子水形成酯基，本实验是正戊醇的羟基与肉桂酸的羧基反应。 实验方法与步骤 本实验为多因素多水平实验，故先采用单因素变化分析法粗略确定最佳实验条件范围，再采取 BoxBehnken 设计 效应面法优化，进一步探究最佳实验条件，可提高实验效率，是一种快速，实用的实验设计方法。 实验的因素有酸醇摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间、催化剂种类五种。 所使用的催化剂种类有 离子液体催化剂 1（ 3磺酸）丙基 3甲 基咪唑硫酸氢盐 、对甲苯磺酸、硫酸氢钾三种。 设定醇酸摩尔比为 2: 3: 4: 5:1 四种，催化剂用量分别设定为 1g、 、 2g、 四种。 反应温度分别设为 100℃ 、 110℃ 、120℃ 、 130℃ 四种，反应时间为 1h、 2h、 3h、 4h 四个时间段。 乙酸乙酯 分析纯（ AR） 国药集团化学试剂有限公司 1,3丙磺酸内酯 化学纯（ CP） Aladdin Industrial Corporation 浓硫酸 分析纯（ AR） 西陇化工股份有限公司 1甲基咪唑 化学纯（ CP） 上海晶纯试剂有限公司 乙醇 化学纯（ CP） 国药集团 化学试剂有限公司 实验仪器 仪器型号 生产厂商 恒温加热磁力搅拌器 ZNCLS 巩义市予华仪器有限责任公司 真空水循环泵 SHZD 巩义市予华仪器有限责任公司 红外光谱仪 Nicolet 380 美国尼高力公司 旋转蒸发仪 RE52AA 上海亚荣生化仪器厂 电子天平 ELB2020 日本岛津公司 C H + C H3 ( C H 2 ) 3 C H 2 O H催 化 剂加 热C H + H 2 OC H C O O HC H C O O ( C H 2 ) 4 C H 3 黄山学院本科毕业论文 6 离子液体 的制备 [14] 将 ,3丙磺酸内 酯和 100mL 乙酸乙酯 ，加入装有振子的 250mL 三口烧瓶， 置于油浴锅中，装上回流冷凝管和装有 咪唑的 滴液漏斗，逐渐加热。