羟丙基瓜尔胶中羟丙基摩尔取代度以及取代位置的表征

本文探索了表征羟丙基瓜尔胶(HPG)中羟丙基摩尔取代度(MS)以及取代位置的化学方法.当反应温度为110℃、反应时间为14h以及HPG中羟基与对甲苯磺酸-乙酸酐摩尔比为1:3.5时,用对甲苯磺酸-乙酸酐化学法和气相色谱法可准确测定HPG的羟丙基MS,与1H-NMR测定结果相对误差小于10%.在pH=10.30和0℃的条件下,瓜尔胶的伯羟基被2,2,6,6-四甲基哌啶氮--氧化物(TEMPO)-NaClO-NaBr体系选择性氧化成羧基,由此可表征羟丙基链段的取代位置.     

原料配比对羟丙基-β-环糊精取代度的影响

以β-环糊精、氢氧化钠和环氧丙烷为原料,通过改变原料配比合成了不同取代度的羟丙基-β-环糊精(HP--βCD).利用1H NMR对样品进行了表征,进而计算了产物的取代度.结果表明,当固定β-环糊精与氢氧化钠用量摩尔比为1∶6,且环氧丙烷用量低于18倍的β-环糊精用量时,HP--βCD的取代度随环氧丙烷用量的增加呈现规律性增加,有利于获得所需取代度的HP--βCD.     

羟乙基瓜尔胶中羟乙基摩尔取代度以及取代位置的表征

本文探索了表征羟乙基瓜尔胶(HEG)中羟乙基摩尔取代度(MS)以及取代位置的化学方法。当反应温度为110℃,时间为14hr,HEG中羟基与混酐比例为1:2.5时,用混酐化学法可准确测定HEG的羟乙基MS,测定结果与计算值的相对误差小于10%。在pH=10.30和0℃的条件下,瓜尔胶的伯羟基被2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物(TEMPO)-NaClO-NaBr体系选择性氧化成羧基,由此可表征羟乙基链段的取代位置。在瓜尔胶醚化生成羟乙基瓜尔胶的过程中,醚化反应并不是完全发生在伯羟基上。伯羟基的反应活性是仲羟基的6-10倍。随着MS的增大,连接在仲羟基上羟乙基链段占所有羟乙基链段的比例逐渐增大,当MS=0.4时该比例基本不再变化,为40%左右。     

N,N-二乙基胺乙基取代瓜尔胶的合成及结构表征

在碱催化条件下,利用N,N-二乙基氯乙胺盐酸盐与瓜尔胶和羟丙基瓜尔胶一步法合成得到N,N-二乙基胺乙基瓜尔胶和N,N-二乙基胺乙基羟丙基瓜尔胶。结果显示合成过程中温度、反应时间、羟丙基取代度及溶剂等因素对产品分子量和N,N-二乙基胺乙基取代度有影响。通过红外光谱和核磁法对N,N-二乙基胺乙基瓜尔胶和羟丙基N,N-二乙基胺乙基瓜尔胶的分子结构进行了分析,并通过碳谱对N,N-二乙基胺乙基在瓜尔胶分子链中糖环上的取代分布进行了分析。     

聚6-羟基己酸碱性条件下的水解反应研究

探究了碱性条件下聚6-羟基己酸水解反应的机理和最优化工艺条件。实验过程中选用碱度较大的氢氧化钠及碱度较小的碳酸氢钠作为反应试剂。研究表明:碱度不同,其反应机理,反应工艺条件亦不同。碱度越大,OH~-浓度越大,亲核基团[OH~-]直接进攻聚6-羟基己酸的酯基结构,使酯基键发生断裂反应,生成小分子的6-羟基己酸;反应工艺条件缓和,在100℃的集热式恒温加热磁力搅拌器中既可完全解聚。碱度大的氢氧化钠参与反应的最优化工艺条件:氢氧化钠/聚6-羟基己酸摩尔比为4.4,乙二醇/聚6-羟基己酸摩尔比为6.5,水用量100g,催化剂0.1g,反应时间2h,反应温度100℃条件下,6-羟基己酸产率达到84.07%;碱度小的碳酸氢钠钠参与反应的最优化工艺条件:碱度越小,OH~-浓度越小,在反应初期亲核基团[-OCH_2CH_2OH]占主导地位,发生醇解反应的概率大,整个反应体系为醇解反应与水解反应相互促进进行;反应工艺条件苛刻,须在180℃密闭高压釜中完全解聚。碳酸氢钠/聚6-羟基己酸摩尔比为1.1,乙二醇/聚6-羟基己酸摩尔比为3,水用量100g,催化剂0.1g,反应时间1h,反应温度180℃~190℃条件下,6-羟基己酸产率达到90.38%。在整个反应系统中,乙二醇作为溶剂来使用。     

高碘酸钠氧化法测定羟丙基瓜尔胶上仲羟基取代度

高碘酸钠氧化可以使邻羟基C-C键发生高选择性断裂, 同时产生两分子醛基. 在pH=4.3及25 ℃的条件下, 对瓜尔胶及其衍生物羟丙基瓜尔胶进行高碘酸钠氧化, 采用红外光谱与核磁共振谱对氧化产物结构进行了表征. 结果表明, 氧化后的瓜尔胶和及羟丙基瓜尔胶结构中醛基主要以半缩醛的形式存在. 通过测定高碘酸钠的消耗量得到不同摩尔取代度羟丙基瓜尔胶糖单元上邻羟基的含量, 结合概率分析方法, 确定摩尔取代度分别为0.04, 0.14, 0.36, 0.51, 0.78, 1.05和1.53的羟丙基瓜尔胶在仲羟基上取代度分别为0.02, 0.09, 0.18, 0.30, 0.46, 0.59和1.03, 与其它方法得到的结果一致.     

葡萄糖接枝瓜尔胶的合成及表征

本文在研究1,6-脱水葡萄糖均聚的基础上,提出了一种用1,6-脱水葡萄糖对瓜尔胶进行绿色化改性的新方法,并通过核磁对瓜尔胶的葡萄糖接枝产物进行表征,发现随着1,6-脱水葡萄糖与瓜尔胶质量比的增加,产物的葡萄糖摩尔取代度逐渐增大,当1,6-脱水葡萄糖与瓜尔胶质量比为3:1时,共聚产物的摩尔取代度可达0.6.1,6-脱水葡...     

干法制备阳离子淀粉(I):反应效率的研究

在碱催化剂BZ-1存在下,以N-(2,3-环氧丙基)三甲基氯化铵(GTA)为阳离子化试剂,干法制备了高取代度季铵型阳离子淀粉.考察了碱催化剂BZ-1、水含量、反应温度和反应时间对取代度和反应效率的影响.当淀粉用量为5.5g,GTA用量为3g时,最佳反应条件为:碱催化剂BZ-1 0.8g、反应温度60℃、反应时间4h、反应体系含水量24%,取代度可达0.56,反应效率为88%.     

磷钨酸插层Zn/Al类水滑石催化合成邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯

以对苯二甲酸根阴离子为预支撑体,制备了磷钨酸插层Zn/Al类水滑石杂化物催化剂,将其用于邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DOP)的合成反应.研究了原料配比、催化剂用量、反应温度、反应时间等对邻苯二甲酸酐转化率的影响,及催化剂的可重复利用性.结果表明,磷钨酸-Zn/Al类水滑石杂化催化剂对DOP合成的催化效果较好,在催化剂用量为苯酐质量的0.76%,异辛醇与邻苯二甲酸酐的摩尔比为2.5,反应温度为180℃,反应时间为4.5 h,带水剂环己烷约为苯酐质量65%的反应条件下,苯酐转化率可达92.8%;反应10 h转化率可达97.9%.催化剂重复使用时转化率略有下降,经过乙醇洗涤再生,活性即可基本恢复.     

干法制备阳离子淀粉（Ⅰ）：反应效率的研究

在碱催化剂BZ-1存在下,以N-（2,3-环氧丙基）三甲基氯化铵（GTA）为阳离子化试剂,干法制备了高取代度季铵型阳离子淀粉。考察了碱催化剂BZ-1、水含量、反应温度和反应时间对取代度和反应效率的影响。当淀粉用量为5.5g,GTA用量为3g时,最佳反应条件为：碱催化剂BZ-10.8g、反应温度60℃、反应时间4h、反应体系含水量24%,取代度可达0.56,反应效率为88%.     

高直链淀粉乙酸酯的均相合成及其静电纺丝

离子液体1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(amimCl)可以有效地溶解高直链淀粉.以amimCl为均相反应介质,在无外加催化剂的存在下一步合成了取代度范围较宽的高直链淀粉乙酸酯.考察了反应时间和酰化试剂用量对酰化程度的影响.不同取代度的酰化淀粉在水、丙酮和DMAc等溶剂中表现出不同的溶解性.进一步对高直链淀粉乙酸酯溶液进行静电纺丝,制备出了由直径在数十至数百纳米、表面光滑、连续的纳米纤维组成的超细纤维多孔膜.     

纤维素在离子液体[AMMor]Cl/[AMIm]Cl混合溶剂中的均相乙酰化反应研究

利用混配离子液体N-烯丙基-N-甲基吗啉氯盐(N-allyl-N-methylmorpholinium chloride,[AMMor]Cl)和1-烯丙基-3-甲基咪唑氯盐(1-allyl-3-methylimidazolium chloride,[AMIm]Cl)作为溶剂,乙酰氯为乙酰化试剂,研究了在没有催化剂条件下的纤维素的均相乙酰化反应.生成的醋酸纤维素(CA)的取代度由2.58到3.00.用FT-IR,1HNMR和13CNMR进行表征.结果表明,[AMMor]Cl/[AMIm]Cl混配的离子液体是一种良好的均相乙酰化介质,纤维素C-6,C-3和C-2三个位置上的羟基均发生了乙酰化反应,且得到纯的纤维素醋酸酯.此反应方便可控,简单高效,不仅降低了成本,离子液体比较容易回收,可以再次利用.     

Synthesis of cellulose benzoates under homogeneous conditions in an ionic liquid

The ionic liquid 1-allyl-3-methylimidazolium chloride (AmimCl) as a reaction medium was studied for the synthesis of cellulose benzoates by homogeneous acylation of dissolved cellulose with benzoyl chlorides in the absence of any catalysts. Cellulose benzoates with a degree of substitution (DS) in the range from about 1 to 3.0 were accessible under mild conditions. The DS of cellulose derivatives increased with the increase of the molar ratio of benzoyl chloride/anhydroglucose unit (AGU) in cellulose, reaction time, and reaction temperature. Benzoylation of cellulose with some 4-substituted benzoyl chlorides including 4-toluoyl chloride, 4-chlorobenzoyl chloride and 4-nitrobenzoyl chloride was also readily carried out under mild conditions. Furthermore, regioselectively substituted mixed cellulose esters were synthesized in this work. All products were characterized by means of FT-IR, ¹H-NMR, and ¹³C-NMR spectroscopy. In addition, at the end of benzoylation of cellulose, the ionic liquid AmimCl was easily recycled. When the recycled AmimCl was used as the reaction media, the cellulose benzoate with a similar DS was obtained under comparable reaction conditions.     

Synthesis,characterization and properties of novel cellulose derivatives containing phosphorus: cellulose diphenyl phosphate and its mixed esters

Using ionic liquid 1-allyl-3-methylimidazolium chloride as reaction medium, a series of novel cellulose esters containing phosphorus including cellulose diphenyl phosphate (C-Dp) and cellulose acetate (CA)–diphenyl phosphate mixed esters was synthesized homogeneously. The degree of substitution was well controlled by altering reaction conditions, such as the molar ratio of the acylating reagents/anhydroglucose unit and reaction time. The structure and thermal properties of cellulose esters were characterized by FTIR, NMR, wide-angle X-ray powder diffraction and differential scanning calorimetry. All the products possessed excellent solubility in some common organic solvents, and transparent films of cellulose esters were obtained by solution casting. In contrast to C-Dp, CA–diphenyl phosphate mixed esters showed clear glass transitions. More interestingly, these cellulose mixed esters exhibited thermoplastic behavior and could be processed by traditional melt processing methods.     

离子液体中磺化无定形炭催化菊糖制备5-羟甲基糠醛

研究了以1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([Bmim]Cl)离子液体作溶剂,磺化无定形炭为催化剂催化菊糖脱水制5-羟甲基糠醛(HMF)的反应.考察了溶剂、水量、反应温度、反应时间和催化剂用量对HMF收率的影响.实验结果表明,反应温度为100°C,反应时间60min,R=5(R为水的物质的量与菊糖中所含果糖单位的物质的量的比值),m(催化剂):m(菊糖)=1:3时,HMF的收率可达50%.     

碱性离子液体催化甘油合成1,2-甘油碳酸酯(英)

以离子液体为催化剂,在无溶剂体系中,考察了生物质平台化合物甘油转化1,2-甘油碳酸酯的反应.与酸性离子液体和常用无机碱性催化剂相比,碱性离子液体咪唑基1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]Im)、氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim]OH)、咪唑基1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]Im)、氢氧化1-烯丙基-3-甲基咪唑([Amim]OH)在甘油与碳酸二甲酯的酯交换反应中表现出优异的活性.其中,以[Bmim]Im离子液体为催化剂时甘油转化率为98.4%和甘油碳酸酯选择性接近100%.另外,该离子液体可以回收重复利用3次后甘油转化率仍可达92%,甘油碳酸酯选择性可近100%.此碱性离子液体催化方法具有反应结果较好、产物分离简单、条件温和以及环境友好等特点.     

环境友好型离子液体催化环氧丙烷反应合成丙二醇醚

丙二醇醚类化合物是性能优良的精细化学品,也是环保型高级溶剂.该类化合物具有两个强溶解性功能基团—醚键和羟基,前者具有亲油性,可溶解疏水性物质,后者具有亲水性,可溶解亲水性物质,因而丙二醇醚具有很强的溶解能力,素有"万能溶剂"之称,可广泛应用于涂料、油墨、油漆、印刷、电子化学品、染料、净洗和纺织等行业.丙二醇醚类化合物目前主要由环氧丙烷和低级脂肪醇反应合成,然而,由于环氧丙烷的位阻效应,使其在酸或碱的条件下开环的位置会不同,从而得到不同的醇醚产物.由于碱催化的醇醚产物更加环境友好,因而越来越被人们所关注.工业上丙二醇醚合成多采用传统的强碱性催化剂醇钠以及氢氧化钠,腐蚀性强,产生的废液量大.本文采用环境友好的非卤素离子液体作为催化剂,研究了其催化环氧丙烷醚化合成丙二醇醚的反应特性.本文采用两步法合成了一系列环境友好的醋酸类碱性功能化离子液体,并在温和的条件下将其用于催化环氧丙烷与醇反应合成丙二醇醚.结果表明,该类离子液体可以高效催化该反应的进行.利用紫外-可见光谱测定Hammett指数来表征实验中所用离子液体的碱强度,并构建了离子液体碱性与催化活性之间的关系.结果表明,离子液体的催化性能和其碱性密切相关,随着离子液体碱性的增加,催化活性增强,其中咪唑醋酸类离子液体碱性强于季胺类,表现出优异的催化性能.离子液体的碱性明显弱于NaOH,但却呈现出更优异的催化性能.相同反应条件下,EmimOAc离子液体作为催化剂,PO的转化率分别较NaOH高出20%–30%,选择性略高于NaOH,这可能是由于二者催化机理不同造成的.传统NaOH催化机理的关键步骤是醇在碱性催化剂的作用下去质子化形成电子供体烷氧根离子,促进环氧丙烷的开环加成.而本文提出了离子液体亲电亲核双活化作用机理,即离子液体在阴阳离子之间的氢键和电荷相互作用的共同作用下,促进环氧丙烷开环和醇的去质子化,形成相应的反应中间体.通过电喷雾质谱分析手段检测到了阴阳离子通过协同作用亲电亲核催化过程中的反应中间体,证明了该假设机理的可行性.此外,还考察了催化剂浓度、醇比、反应温度以及醇的空间位阻效应对反应的影响.以EmimOAc催化合成丙二醇丁醚为例,反应的转化率随催化剂浓度的增加而增大,在催化剂添加量1%(催化剂与PO的摩尔比)时,PO转化率达到最大值为98.2%,1-丁氧基-2-丙醇的选择性为86.4%.当正丁醇与环氧丙烷的摩尔比为3时,转化率最高为88.6%,选择性高达94%.该反应为放热反应,最适反应温度约为140 oC,此时转化率高达96.5%.在环氧丙烷和不同的低碳醇合成丙二醇醚的反应中,反应物醇的碳链越短,支链越少,催化反应效率越高.