蔗糖酯的合成及其杀虫活性研究

论文摘要

近年来对蔗糖酯的研究发现C6～C12脂肪酸蔗糖酯对蚜虫等农业害虫有很好的杀虫效果，而且蔗糖酯生物降解后的产物是蔗糖和脂肪酸，对环境没有污染，是一类极具商业价值的绿色杀虫剂，它的研究和开发对我国农业发展具有特殊而重要的意义。本文在国际处于起步阶段、国内还未见杀虫活性蔗糖酯合成相关报道的前提下，合成了一类新型绿色杀虫剂——蔗糖酯。为找到最佳合成方法，分别采用无溶剂法合成辛酸蔗糖酯、溶剂法在减压条件下合成辛酸蔗糖酯和月桂酸蔗糖酯、以及酰氯法合成己酸蔗糖酯，采用傅立叶红外光谱（FTIR）分析产物结构，证明了蔗糖酯的生成，并探讨了不同方法相应产物的影响因素；通过对比产率和对舞毒蛾1龄幼虫的杀虫活性，确定减压溶剂法为合成目标产物——辛酸蔗糖酯的优选合成方法（该部分内容已申请发明专利）。采用柱层析法以二氯甲烷—甲醇混合物作为洗脱溶剂进行梯度淋洗、薄层层析法跟踪检测，对合成产物蔗糖酯进行分离，得到三种单组分。通过电喷雾电离质谱（ESI-MS）、核磁共振氢谱（1H-NMR）分析，确定三种组分分别为辛酸蔗糖单酯、二酯和三酯，气相色谱（GC）确定单酯的相对含量为61.72％。单酯、二酯和三酯对舞毒蛾1龄幼虫的杀虫试验表明，单酯的杀虫效果最好；舞毒蛾1龄幼虫经过12mg／mL辛酸蔗糖酯水溶液处理5d后校正死亡率达到79.2％；对农业害虫大豆蚜虫的室内防治试验，在施药5d后，高浓度处理的校正虫口减退率在80％左右，证明产物具有较好的杀虫活性。通过单因子试验和正交试验，以产率和单酯含量为指标，得到合成辛酸蔗糖酯的最佳条件为：无水碳酸钾为催化剂，低毒二甲基亚砜为溶剂，蔗糖与辛酸乙酯的投料摩尔比2：1，反应温度105～110℃，反应时间4h，催化剂用量（占辛酸乙酯质量分数）16％，反应绝对压力11kPa。在此条件下，产率为79.11％，单酯含量为61.72％。另外，对优化产物的表面张力、酯化度、酸值、HLB值以及乳化力等进行了测定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 蔗糖酯的发展简史
• 1.3 蔗糖酯的性质
• 1.3.1 蔗糖酯的分子结构
• 1.3.2 蔗糖酯的特性
• 1.4 蔗糖酯的应用
• 1.4.1 食品工业
• 1.4.2 医药工业
• 1.4.3 日化工业
• 1.4.4 农业和发酵工业
• 1.4.5 其他工业
• 1.5 蔗糖酯的国内外研究进展
• 1.6 杀虫活性蔗糖酯的研究现状和发展趋势
• 1.6.1 植物提取蔗糖酯的研究概况
• 1.6.2 活性蔗糖酯的合成
• 1.6.3 研究杀虫活性蔗糖酯的意义
• 1.7 蔗糖酯的合成
• 1.7.1 酯交换法
• 1.7.2 酰氯法
• 1.7.3 酶催化合成
• 1.8 蔗糖酯的精制
• 1.8.1 萃取（洗涤）法
• 1.8.2 压榨法
• 2法'>1.8.3 超临界CO₂法
• 1.8.4 超滤法
• 1.8.5 水浸提—喷雾干燥法
• 1.9 本研究的主要内容及创新点
• 2 具有杀虫活性蔗糖酯的合成
• 2.1 实验试剂及仪器
• 2.2 三种蔗糖酯的合成
• 2.2.1 无溶剂法合成辛酸蔗糖酯
• 2.2.2 溶剂法合成辛酸蔗糖酯
• 2.2.3 溶剂法合成月桂酸蔗糖酯
• 2.2.4 酰氯法合成己酸蔗糖酯
• 2.2.5 产物有机官能团分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 无溶剂法合成辛酸蔗糖酯的影响因素
• 2.3.2 溶剂法合成辛酸蔗糖酯的影响因素
• 2.3.3 溶剂法合成月桂酸蔗糖酯的影响因素
• 2.3.4 酰氯法合成己酸蔗糖酯的影响因素
• 2.3.5 合成产物分析
• 2.3.6 红外光谱结果分析
• 2.4 本章小结
• 3 辛酸蔗糖酯的分离、表征
• 3.1 实验试剂及仪器
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 辛酸蔗糖酯的柱层析分离及薄层检测
• 3.2.2 电喷雾电离质谱（ESI-MS）分析
• 1H-NMR）'>3.2.3 核磁共振氢谱（¹H-NMR）
• 3.2.4 气相色谱（GC）分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 硅胶柱层析分析结果
• 3.3.2 质谱
• 3.3.3 核磁共振氢谱
• 3.3.4 气相色谱分析
• 3.4 本章小结
• 4 辛酸蔗糖酯的杀虫活性研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 舞毒蛾
• 4.1.2 大豆蚜虫
• 4.2 实验试剂及仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 舞毒蛾的杀虫活性试验
• 4.3.2 大豆蚜虫的杀虫活性试验
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 辛酸蔗糖酯及单组分对舞毒蛾的杀虫活性
• 4.4.2 辛酸蔗糖酯对大豆蚜虫的杀虫活性
• 4.5 本章小节
• 5 辛酸蔗糖酯合成工艺的优化
• 5.1 实验试剂及仪器
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 合成辛酸蔗糖酯的单因素试验
• 5.2.2 正交试验
• 5.2.3 产物单酯含量的测定
• 5.2.4 优化产物其他性能测定
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 正交试验结果分析
• 5.3.2 辛酸蔗糖酯其他性能结果分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢