DHA合成工艺研究

论文摘要

二羟基丙酮（Dihydroxyacetone,简写DHA）在世界上广泛用作农药与医药的中间体,也可在化妆品中作防晒添加剂,还可以添加在饲料中作瘦肉精,在水质净化以及食品的防腐保鲜上也有着广泛的应用前景。DHA作为一种简单的天然存在的糖类,还可以被生物降解,对环境和人体皆无毒害作用。目前,国内主要采用微生物发酵法,该法具有条件温和,专一性强的优点,但是产物浓度低,造成后续的分离提纯工艺复杂以及生产装置的制备难度高,大大提高了生产成本且造成了环境污染。用甲醛聚糖法合成制取DHA,原料廉价易得,工艺条件简单,但是反应的选择性较低,产物化学性质相似造成后续的分离较难,在国外这些问题已经被探索并得到解决,已经成功的进行了中试,在我国还没有取得实质性的进展。本论文中,通过化学合成法合成并表征了目标产物DHA,初步探讨了催化剂和产品的合成条件,为本产品的进一步开发研究打下了良好基础。实验主要部分:第一,研究H2O2氧化法将二巯基苯并噻唑氧化为苯并噻唑的具体工艺,从反应原料的浓度、反应温度、时间、酸化时间四个方面优化了合成工艺,收率达到了80%;第二,在高压反应釜中研究溴代乙烷和苯并噻唑反应制备溴化-3-乙基苯并噻唑盐的具体工艺,从反应的物料比,反应温度、时间三个方面优化了合成工艺,根据目标产物在不同极性溶剂中溶解性的差异提出分离提纯的新方法,收率达到了65%;第三,在氮气保护下,进一步研究多聚甲醛在无水溶剂中自缩合生产DHA的工艺条件,从反应温度、时间、助催化剂的用量三个方面优化了合成工艺,通过将目标产物先酯化再水解提纯的新的分离提纯方法,反应的收率由文献的17%提高到37%。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 DHA 简介
• 1.2 DHA 的用途
• 1.2.1 医药方面
• 1.2.2 化妆品行业
• 1.2.3 在化工行业
• 1.2.4 食品行业
• 1.3 DHA 的生产研究进展
• 1.3.1 甘油氧化催化法
• 1.3.1.1 电催化法
• 1.3.1.2 金属氧化催化法
• 1.3.2 微生物发酵法
• 1.3.2.1 间歇发酵
• 1.3.2.2 固定化细胞法
• 1.3.2.3 静息细胞法
• 1.3.2.4 多阶反应器连续生产法
• 1.3.3 化学合成法
• 1.4 本论文主要研究内容
• 1.5 论文的研究思路
• 1.5.1 催化剂 3-乙基苯并噻唑溴化盐的合成
• 1.5.2 DHA 的合成与分离提纯
• 第二章 实验仪器与主要试剂
• 2.1 实验药品
• 2.2 常用仪器
• 第三章 苯并噻唑的合成
• 3.1 绪论
• 3.2 合成的基本理论与方法
• 3.3 实验步骤
• 3.3.1 苯并噻唑的合成
• 3.3.2 折光率的测量
• 3.3.3 UV/Vis 分析
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 基本物性数据
• 3.4.2 苯并噻唑的UV/Vis 光谱图
• 3.5 反应机理
• 3.6 影响因素
• 3.6.1 反应温度的影响
• 3.6.2 双氧水的滴加时间对反应的影响
• 3.6.3 氢氧化钠浓度对反应的影响
• 3.6.4 酸化时间
• 3.6.5 搅拌的影响
• 3.7 本章小结
• 第四章 催化剂溴化苯并噻唑盐的合成
• 4.1 概述
• 4.1.1 无机碱性催化剂
• 4.1.2 有机碱性催化剂
• 4.1.3 噻唑、咪唑鎓盐催化剂
• 4.1.4 噻唑类催化剂的合成
• 4.2 实验步骤
• 4.2.1 溴化-3-乙基苯并噻唑的合成
• 4.2.2 产物熔点的测试
• 4.2.3 IR 光谱
• 4.2.4 UV/Vis 分析
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 基本物性数据
• 4.3.2 溴化-3-乙基苯并噻唑的IR 光谱
• 4.3.3 溴化-3-乙基-苯并噻唑的UV/Vis 光谱图
• 4.4 反应机理
• 4.5 影响因素
• 4.5.1 温度的影响
• 4.5.2 搅拌速度的影响
• 4.5.3 反应物料摩尔比的影响
• 4.5.4 反应时间的影响
• 4.5.5 提纯工艺的优化
• 4.6 本章小结
• 第五章 二羟基丙酮的合成
• 5.1 概述
• 5.2 实验步骤
• 5.2.1 1，3-二羟基丙酮二聚物的合成
• 5.2.2 1，3 二羟基丙酮的提纯与鉴定
• 5.2.3 产物熔点测定
• 5.2.4 IR 光谱
• 5.2.5 1 H NMR 谱
• 5.2.6 UV/Vis 分析
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 基本物性数据
• 5.3.2 DHA 的 IR 光谱图
• 5.3.3 DHA 的1 H NMR 谱
• 5.3.4 DHA 的UV/Vis 光谱图
• 5.4 反应机理
• 5.5 合成反应的影响因素
• 5.5.1 反应温度对反应的影响
• 5.5.2 反应时间的影响
• 5.5.3 三乙胺用量的影响
• 5.5.4 分离提纯工艺的优化
• 5.6 本章总结
• 第六章总结
• 6.1 实验总结
• 6.2 本论文的创新点
• 6.3 存在的问题和课题研究的展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间发表的论文