二丁基二甲氧基锡催化剂的制备、表征与应用研究

论文摘要

有机锡化物是制备烷基酯的最有效的催化剂,其中以二丁基二甲氧基锡（DBDMOS）的催化效果最好。本文研究了以二丁基氧化锡（DBOS）为原料制备DBDMOS的反应体系及合成的条件,并将合成所得产物应用于某些引入甲氧基反应体系的催化反应中,研究了其作为催化剂使用的性能。实验研究确定用DBOS、甲醇作原料,在氨基甲酸甲酯（MC）分解反应催化作用下反应合成DBMOS,确定了DBDMOS的制备条件:MC、甲醇、DBOS的物质的量之比为3:3:1、反应温度180.0℃、反应时间5h,在此条件下DBDMOS的产率达到理论产率的86%。采用甲醇-正己烷混合溶剂萃取的方法提纯合成的DBDMOS粗产品。分别用IR、1H-NMR及ICP-MS等现代仪器手段测定了原料DMOS和产品DBDMOS的结构,通过谱图与标准谱图的对照分析,确定DBOS已经成功的转化为DBDMOS。将实验合成的DBDMOS作为催化剂应用到碳酸二甲酯（DMC）的合成实验及脂肪酸甲酯酯交换反应中。在DMC合成实验中,用DBDMOS作催化剂,与以DBOS为催化剂的效果比较,催化效果明显,适宜的反应温度基本一致,但DMC的产率大大提高、催化剂用量大大减少、反应时间缩短了近一半。脂肪酸甲酯与甲醇在本文获得的产品DBDMOS的催化作用下反应,可以生成烃类和DMC,该催化反应在低温条件下,以四氢呋喃为溶剂,DMC的产率为0.47%,这一反应体系为生物油脂的矿物化和DMC的合成提供了新途径,为国内外首次研究。本文的总体研究成果对尿素法合成碳酸二烷基酯反应及有机合成中通过亲核取代作用引入-OCH3基团的催化反应体系具有重要的应用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 尿素醇解法合成碳酸烷基酯反应催化剂的研究进展
• 1.2.1 DMC 合成中有机锡化合物催化剂的应用研究
• 1.2.2 DMC 合成中的其它催化剂的应用研究
• 1.3 有机锡化合物的催化性能研究现状
• 1.3.1 有机锡化合物的催化作用
• 1.3.2 DBDMOS 制备方法的研究现状
• 1.3.3 有机锡化合物的提纯方法研究进展
• 1.3.4 有机锡化合物的分析方法研究概况
• 1.4 有关脂肪酸酯类的催化转化体系中的催化反应研究
• 1.4.1 有关生物柴油（脂肪酸甲酯）的应用研究概况
• 1.4.2 生物柴油催化合成表面活性剂
• 1.4.3 生物柴油催化合成在塑料制品和塑料助剂方面的应用
• 1.4.4 生物柴油催化合成在合成醇酸树脂方面的应用
• 1.4.5 生物柴油催化合成在皮革化学品方面的应用
• 1.5 研究的主要技术路线和主要内容
• 第2章 实验原理
• 2.1 有机锡合成体系反应机理
• 2.2 DBDMOS 作为催化剂的应用研究方面的相关机理
• 2.2.1 DBDMOS 用于尿素醇解法DMC 的合成
• 2.2.2 DBDMOS 用于脂肪酸甲酯酯交换制烃和DMC
• 第3章 实验部分
• 3.1 主要试剂
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 化学试剂
• 3.2 仪器设备
• 3.2.1 实验所用仪器
• 3.2.2 玻璃仪器
• 3.3 实验装置
• 3.3.1 高温反应装置
• 3.3.2 低温反应装置
• 3.3.3 蒸馏装置
• 3.4 实验方法
• 3.4.1 DBDMOS 合成反应
• 3.4.2 DBDMOS 的提纯方法
• 3.4.3 DBDMOS 用于尿素醇解法DMC 的合成实验方法
• 3.4.4 DBDMOS 用于脂肪酸甲酯酯交换制烃和DMC 的实验方法
• 3.5 分析方法
• 3.5.1 DBDMOS 的分析方法
• 3.5.2 DMC 分析方法
• 3.5.3 脂肪酸甲酯酯交换转化率的测定方法
• 第4章 催化剂合成实验研究
• 4.1 反应体系的选择
• 4.1.1 初始原料的确定
• 4.1.2 反应进行程度的评价方法确定
• 4.1.3 提供甲氧基原料的确定
• 4.2 影响DBDMOS 催化剂合成反应的因素
• 4.2.1 反应温度
• 4.2.2 反应时间
• 4.2.3 反应物的配比
• 4.3 DBDMOS 化合物的提纯
• 4.3.1 反应产物（釜液）的预处理及处理后获得产品的分析
• 4.3.2 DBDMOS 产品提纯方法的选择
• 4.3.3 溶剂萃取法从粗产品提纯DBDMOS
• 4.4 产品和DBOS 原料的结构表征
• 4.4.1 用IR 测定原料DBOS 和合成所得DBDMOS 的结构
• 1H-NMR 测定原料DBOS 和合成所得DBDMOS 的结构'>4.4.2 用¹H-NMR 测定原料DBOS 和合成所得DBDMOS 的结构
• 4.5 原料DBOS 和合成所得DBDMOS 的ICP-MS 和重量法测定结果比较
• 4.6 本章小结
• 第5章 DBDMOS催化剂在DMC合成实验中的应用
• 5.1 前言
• 5.2 DBOS 与DBDMOS 分别作为DMC 合成体系催化剂的催化效果
• 5.3 DBDMOS 作催化剂的DMC 合成反应体系的影响因素
• 5.3.1 催化剂的用量
• 5.3.2 反应时间
• 5.3.3 反应温度
• 5.4 本章小结
• 第6章 DBDMOS催化剂在脂肪酸甲酯酯交换反应中的应用
• 6.1 前言
• 6.2 DBDMOS 在脂肪酸甲酯酯交换反应中应用的初步研究
• 6.2.1 DBDMOS 在脂肪酸甲酯酯交换反应中的催化效果
• 6.2.2 反应温度的选择
• 6.2.3 反应溶剂的选择
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢