双酯基二硫脲的合成及性能研究

论文摘要

本文在归纳硫脲及其衍生物合成方法的基础上,选用相转移催化法合成结构新颖的双酯基二硫脲,探讨了该类新型硫脲的合成工艺,并研究了双酯基二硫脲与金属离子的作用及其在矿物表面的吸附。以三光气和一缩二乙二醇为原料,N,N-二甲基甲酰胺为催化剂,制备一缩二乙二醇双氯甲酸酯；然后以一缩二乙二醇双氯甲酸酯与KSCN为原料,N,N-二甲基苯胺为催化剂,经相转移催化反应,合成一缩二乙二醇双酰基异硫氰酸酯中间体；该中间体再与有机胺发生加成反应,制得双酯基二硫脲。其中相转移反应优选的合成工艺为：双氯甲酸酯与KSCN的摩尔比为1：2.5,催化剂用量为双氯甲酸酯物质的量的6%,反应时间为2.5 h。加成反应时,乙胺与双氯甲酸酯的最佳摩尔比为2.2：1,双酯基二乙基硫脲的产率为92.00%；正丙胺与双氯甲酸酯的最佳摩尔比为3.0：1,双酯基二丙基硫脲的产率为86.65%；甲胺、乙醇胺与双氯甲酸酯的最佳摩尔比为2.8：1,此时双酯基二甲基硫脲、双酯基二羟基乙基硫脲的产率分别为87.97%和86.95%。采用紫外光谱、元素分析、红外光谱、质谱、核磁共振、热重等手段对制备的新型双酯基二硫脲产品进行了表征。在此基础上,对双酯基二硫脲与金属离子之间的作用进行了研究。结果表明,在试验条件下,双酯基二乙基硫脲或双酯基二丙基硫脲与Cu2+和Ag+离子发生明显的化学反应,在溶液中络合产物以沉淀形式析出,溶液中检测不到硫脲的紫外特征吸收峰；而在相同的条件下,双酯基二乙基硫脲或双酯基二丙基硫脲与Fe2+、Fe3+、Zn2+、Ni2+ Co2+、Pb2+作用后,溶液中双酯基二硫脲的紫外特征吸收峰降低不明显,并没有沉淀析出,这充分说明双酯基二硫脲对Cu2+和Ag+离子有良好的选择络合能力。采用红外光谱和总氮测定法研究了双酯基二硫脲在黄铜矿表面的吸附行为,结果表明：双酯基二乙基硫脲对黄铜矿表面的吸附量大于双酯基二丙基硫脲,且两者在黄铜矿表面的吸附量随双酯基二硫脲初始浓度的增大而增加,它们在pH为6～8时在黄铜矿表面吸附量最大。红外光谱进一步确定双酯基二硫脲在黄铜矿表面发生化学吸附。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 硫脲及其衍生物的性质
• 1.1.1 硫脲及其金属配合物的生物活性
• 1.1.2 硫脲与过渡金属的络合性质
• 1.1.3 硫脲及硫脲衍生物的抗腐蚀性
• 1.2 硫脲及其衍生物的应用
• 1.2.1 制备生物试剂原料
• 1.2.2 制备化工试剂
• 1.2.3 金属离子分析
• 1.2.4 湿法冶金
• 1.2.5 浮选
• 1.3 硫脲及其衍生物的合成方法
• 1.3.1 以羧酸衍生物及水合肼为原料
• 1.3.2 以硫脲及胺为原料
• 1.3.3 以硫脲及醛为原料
• 1.3.4 以伯胺、氨基酸等为原料
• 1.3.5 以仲胺、二硫化碳、RN=C=NR'等为原料
• 1.3.6 以异硫氰酸酯为原料
• 1.4 异硫氰酸酯法合成硫脲的研究进展
• 1.4.1 相转移催化剂的应用
• 1.4.2 反应溶剂的探索
• 1.4.3 硫脲合成工艺进展
• 1.4.4 异硫氰酸酯法合成硫脲类捕收剂的研究进展
• 1.5 论文选题的意义及内容
• 1.5.1 论文的选题意义
• 1.5.2 论文研究思路和内容
• 第二章 实验仪器、试剂与方法
• 2.1 实验仪器
• 2.2 实验试剂
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 主要试剂的物理化学性质
• 2.2.3 常用溶液的配制
• 2.3 实验研究方法
• 2.3.1 产品合成方案
• 2.3.2 产品提纯
• 2.3.3 吸附量的测定
• 2.4 样品分析方法
• 2.4.1 熔点测定
• 2.4.2 元素分析
• 2.4.3 紫外可见光谱分析
• 2.4.4 红外光谱分析
• 2.4.5 液-质联用质谱分析
• 1HNMR）'>2.4.6 核磁共振氢谱（¹HNMR）
• 2.4.7 热重分析
• 第三章 双酯基二硫脲的合成与表征
• 3.1 双酯基二硫脲的合成原理及工艺
• 3.1.1 一缩二乙二醇双氯甲酸酯的制备
• 3.1.2 一缩二乙二醇双酰基异硫氰酸酯的制备
• 3.1.3 双酯基二硫脲的合成
• 3.2 双酯基二硫脲合成条件的优化
• 3.2.1 催化剂用量的影响
• 3.2.2 KSCN用量的影响
• 3.2.3 反应时间的影响
• 3.2.4 有机胺用量的影响
• 3.3 双酯基二硫脲的表征
• 3.3.1 硫脲产品的物理性质
• 3.3.2 紫外吸收光谱分析
• 3.3.3 红外光谱分析
• 3.3.4 元素分析
• 3.3.5 质谱分析
• 3.3.6 核磁共振H谱分析
• 3.3.7 热学稳定性能分析
• 3.4 小结
• 第四章 双酯基二硫脲与金属离子和矿物的作用
• 4.1 硫脲与金属离子的作用
• 4.1.1 双酯基二乙基硫脲与金属离子作用的紫外光谱
• 4.1.2 双酯基二丙基硫脲与金属离子作用的紫外光谱
• 4.1.3 双酯基二甲基硫脲与金属离子作用的紫外光谱
• 4.1.4 双酯基二羟基乙基硫脲与金属离子作用的紫外光谱
• 4.1.5 双酯基二硫脲与金属离子作用的红外光谱
• 4.2 双酯基二硫脲在黄铜矿表面的吸附行为
• 4.2.1 黄铜矿的晶体结构和表面特性
• 4.2.2 黄铜矿矿样制备及其粒度分布
• 4.2.3 硫脲在黄铜矿表面吸附量与其初始浓度的关系
• 4.2.4 硫脲在黄铜矿表面吸附量与pH的关系
• 4.3 硫脲与黄铜矿表面作用的红外光谱分析
• 4.3.1 双酯基二乙基硫脲与黄铜矿作用的红外光谱分析
• 4.3.2 双酯基二丙基硫脲与黄铜矿作用的红外光谱分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果