丁二酸酯及其衍生物的合成研究

论文摘要

以丁二酸酐、乙醇为原料，强酸型阳离子交换树脂为催化剂，合成了丁二酸单乙酯和丁二酸二乙酯；然后以丁二酸单乙酯和氯化亚砜为原料，合成了丁二酸单乙酯酰氯。并对几种产物进行了IR、1H-NMR、GC、MS等表征。以丁二酸酐、甲醇为原料，强酸型阳离子交换树脂为催化剂，合成了丁二酸二甲酯；然后以丁二酸二甲酯和甲醇钠为原料，合成了丁二酰丁二酸二甲酯。并对两种产物产物进行了IR、1H-NMR、GC、MS等表征。采用在反应体系中加入丁二酸二乙酯抑制副产物丁二酸二乙酯生成的新工艺，有效提高了单酯的收率。通过正交实验和单因素实验对反应中影响产物性能和收率的主要因素进行了研究，得到了合成各物质的最佳反应条件。（1）在乙醇和丁二酸酐的摩尔比为1.6：1，强酸型阳离子交换树脂重量为酸酐质量的30％，反应温度为90℃的条件下，反应2.5h，丁二酸单乙酯的收率为68.67％。采用在反应体系中加入丁二酸二乙酯抑制副产物二酯生成的新工艺，能够有效提高单酯的收率，用1kg丁二酸酐进行了实验，得到丁二酸单乙酯的收率为92.25％。（2）在乙醇与酸酐摩尔比为4：1，催化剂用量为30％，反应温度为95℃的条件下，反应7h，丁二酸二乙酯的收率可以达到94.39％（3）在丁二酸单乙酯与氯化亚砜的摩尔比为1：1.4，反应温度为85℃的条件下，反应3h，丁二酸单乙酯酰氯的收率达到了96.81％。（4）在丁二酸二甲酯与醇钠的摩尔比为3.5：1，反应温度为110℃，丁二酸二甲酯的滴加时间为50min，反应2h，丁二酰丁二酸二甲酯的收率为90.99％。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 丁二酸酯及其衍生物的用途
• 1.1.1 丁二酸单酯的用途
• 1.1.2 丁二酸二酯的用途
• 1.1.3 丁二酸单乙酯酰氯（ESC）的用途
• 1.1.4 丁二酰丁二酸二烷基酯的用途
• 1.2 丁二酸酯及其衍生物的合成路线
• 1.2.1 丁二酸酯化的主要路线
• 1.2.2 丁二酸单乙酯酰氯的主要合成路线
• 1.2.3 丁二酰丁二酸二甲酯的主要合成路线
• 1.2.3.1 采用反应体系外物质作溶剂
• 1.2.3.2 采用丁二酸二甲酯作溶剂
• 1.3 本论文的主要目的和内容
• 2 丁二酸单乙酯的合成与表征
• 2.1 概述
• 2.1.1 丁二酸单乙酯简介
• 2.1.2 MESA的用途
• 2.1.2.1 用于合成丁二酸单乙酯酰氯
• 2.1.2.2 用于合成2′-[3-氯-4-（2-甲基苯甲酰基）-苯胺基]丁二酸苯酰胺乙酯
• 2.1.2.3 用于合成2-[m-（3-羧基丙酰氧基）苯基]咪唑并[2,1-b]苯并噻唑
• 2.1.2.4 用于合成ω-（n-苯并呋喃）-ω-氧代丁酸乙酯（n=2或3）
• 2.1.2.5 用于合成3-（2-苯基噁唑）丙酸乙酯
• 2.1.2.6 MESA的其他用途
• 2.1.3 丁二酸的单酯化反应
• 2.1.3.1 酯化反应原理
• 2.1.3.2 酯化反应中的催化剂
• 2.1.3.3 目前单酯化合物的合成方法
• 2.1.3.4 MESA的提纯
• 2.1.4 本章的主要目的和内容
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 反应方程式及机理
• 2.2.1.1 反应方程式
• 2.2.1.2 反应机理
• 2.2.2 试剂与仪器
• 2.2.3 实验装置
• 2.2.4 实验过程
• 2.2.5 产品表征
• 2.2.5.1 GC—MS表征
• 2.2.5.2 气相色谱含量
• 2.2.6 结果与讨论
• 2.2.6.1 用正交实验确定MESA合成的最佳条件
• 2.2.6.2 MESA合成的影响因素
• 2.2.6.3 用双酯加入抑制双酯生成的新方案
• 2.3 小结
• 3 MESA工业化的可行性估算
• 3.1 MESA工业化生产的技术性问题
• 3.2 MESA工业化生产的成本衡算
• 3.2.1 物料衡算
• 3.2.2 能量衡算
• 3.2.3 成本衡算
• 3.3 小结
• 4 丁二酸二乙酯的合成与表征
• 4.1 概述
• 4.1.1 丁二酸二乙酯的性质及应用
• 4.1.2 本章的主要目的和内容
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 反应原理
• 4.2.2 试剂与仪器
• 4.2.3 实验过程
• 4.2.4 产品表征
• 4.2.4.1 密度测定
• 4.2.4.2 折光率测定
• 4.2.4.3 GC—MS表征
• 4.2.4.4 气相色谱含量
• 4.2.5 结果与讨论
• 4.2.5.1 物料配比的影响
• 4.2.5.2 反应温度的影响
• 4.2.5.3 反应时间的影响
• 4.3 小结
• 5 丁二酸单乙酯酰氯的合成与表征
• 5.1 概述
• 5.1.1 丁二酸单乙酯酰氯的性质和用途
• 5.1.2 目前主要的合成工艺
• 5.1.3 本章的主要目的和内容
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 反应方程式
• 5.2.2 试剂与仪器
• 5.2.3 实验过程
• 5.2.4 产品表征
• 5.2.4.1 折光率测定
• 5.2.4.2 红外光谱表征
• 5.2.4.3 质谱表征
• 5.2.5 结果与讨论
• 5.2.5.1 反应物配比的影响
• 5.2.5.2 反应温度的影响
• 5.2.5.3 反应时间的影响
• 5.3 小结
• 6 丁二酰丁二酸二甲酯的合成与表征
• 6.1 概述
• 6.1.1 DMSS合成路线的选择
• 6.1.1.1 采用反应体系外物质作溶剂
• 6.1.1.2 采用丁二酸二甲酯作溶剂
• 6.1.2 本章的主要目的和内容
• 6.2 实验
• 6.2.1 丁二酸二甲酯（DMS）的合成
• 6.2.1.1 试剂和仪器
• 6.2.1.2 实验过程
• 6.2.1.3 产品表征
• 6.2.1.4 反应温度对DMS收率的影响
• 6.2.2 DMSS的合成
• 6.2.2.1 反应原理
• 6.2.2.2 试剂与仪器
• 6.2.2.3 实验过程
• 6.2.2.4 产品表征
• 6.2.2.5 结果与讨论
• 6.3 小结
• 7 结论
• 7.1 结论
• 7.2 论文创新点
• 致谢
• 参考文献
• 附图
• 附图1 MESA的GC—MS图
• 附图2 MESA的气相色谱图
• 附图3 DESA的GC—MS图
• 附图4 DESA的气相色谱图
• 附图5 ESC红外图
• 附图6 ESC红外图与标准谱图对照图
• 附图7 ESC质谱图
• 附图8 DMS红外图
• 附图9 DMS红外与标准红外对照图
• 1H-核磁共振谱图'>附图10 DMS的¹H-核磁共振谱图
• 附表11 DMS的GC—MS图
• 附表12 DMS气相色谱图
• 附图13 DMSS的红外光谱图
• 1H-核磁共振谱图'>附图14 DMSS的¹H-核磁共振谱图