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、光學異構體拆分劑、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,不需要保護和去保護。
　　首先,分別以油浴和微波輻射兩種加熱方式進行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、反應溫度、反應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)測反應過程,通過高效液相色譜分析反應產(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)物進行MS,FT-IR,13C-NMR,1H-NMR結(jié)構表征。最后,利用響應曲面試驗設計法進行實驗設計,以反應收率和平均取代度為目標參數(shù),建立β-環(huán)糊精碳酸乙酯合成的工藝優(yōu)化模型,得到預期目標的最佳工藝條件。
　　實驗結(jié)果表明,微波輻射加熱可

3、以大大縮短反應時間,降低反應溫度。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確認不同工藝條件下產(chǎn)物的平均取代度,進而得出平均取代度隨工藝條件的變化規(guī)律。在響應曲面實驗中,當以反應收率為目

4、標參數(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,反應溫度為126℃,反應時間為8.5h,催化劑用量(相對于β-環(huán)糊精的質(zhì)量百分數(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,反應溫度為115℃,反應時間為13h,催化劑用量為16%