β-環(huán)糊精碳酸乙酯的合成與工藝優(yōu)化.pdf

1、β-環(huán)糊精碳酸乙酯是一類廣泛用作酯類水解催化劑、光學(xué)異構(gòu)體拆分劑、表面活性劑的化工產(chǎn)品。β-環(huán)糊精碳酸乙酯一般是通過有毒的羰基咪唑類化合物與β-環(huán)糊精反應(yīng)得到。本文以環(huán)境友好的碳酸二乙酯為羰基化試劑合成了β-環(huán)糊精碳酸乙酯,并對該合成工藝進(jìn)行了深入的研究,以尋找收率和平均取代度隨工藝條件的變化規(guī)律。該合成方法工藝簡單、收率高,不需要保護(hù)和去保護(hù)。
　　首先,分別以油浴和微波輻射兩種加熱方式進(jìn)行β-環(huán)糊精碳酸乙酯的合成實驗,考察了β

2、-環(huán)糊精和碳酸二乙酯的摩爾比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間和催化劑用量四個因素對其合成的影響。利用薄層色譜監(jiān)測反應(yīng)過程,通過高效液相色譜分析反應(yīng)產(chǎn)物。然后,利用半制備高效液相色譜分離得到純產(chǎn)物,并對純產(chǎn)物進(jìn)行MS,FT-IR,13C-NMR,1H-NMR結(jié)構(gòu)表征。最后,利用響應(yīng)曲面試驗設(shè)計法進(jìn)行實驗設(shè)計,以反應(yīng)收率和平均取代度為目標(biāo)參數(shù),建立β-環(huán)糊精碳酸乙酯合成的工藝優(yōu)化模型,得到預(yù)期目標(biāo)的最佳工藝條件。
　　實驗結(jié)果表明,微波輻射加熱可

3、以大大縮短反應(yīng)時間,降低反應(yīng)溫度。但微波輻射加熱條件下的最高收率為88％,低于傳統(tǒng)油浴加熱條件下的最高收率98%。此外,兩種加熱方式的反應(yīng)結(jié)果都表明原料配比對合成收率的影響較大,而催化劑用量對產(chǎn)物的收率幾乎沒有影響。FT-IR結(jié)果顯示產(chǎn)物為β-環(huán)糊精碳酸酯;13C-NMR和1H-NMR表征結(jié)果顯示,羰基的取代位置為6位;利用MS確認(rèn)不同工藝條件下產(chǎn)物的平均取代度,進(jìn)而得出平均取代度隨工藝條件的變化規(guī)律。在響應(yīng)曲面實驗中,當(dāng)以反應(yīng)收率為目

4、標(biāo)參數(shù)時,得到β-環(huán)糊精碳酸乙酯合成的最佳工藝條件為:10gβ-環(huán)糊精溶于80mLN,N二甲基甲酰胺中,n(DEC)/n(β-環(huán)糊精)為20.2/1,反應(yīng)溫度為126℃,反應(yīng)時間為8.5h,催化劑用量(相對于β-環(huán)糊精的質(zhì)量百分?jǐn)?shù))為12%。此時,β-環(huán)糊精碳酸乙酯的收率為98%。以平均取代度為目標(biāo)參數(shù)時,得到平均取代度最大時的工藝條件為:n(DEC)/n(β-環(huán)糊精)為21/1,反應(yīng)溫度為115℃,反應(yīng)時間為13h,催化劑用量為16%