3-蒈烯的制备、氢化及蒈烷溴化—酯化反应探索研究

论文摘要

松节油作为自然界产量最大的精油成分,其主要化学成分为α-蒎烯和β-蒎烯,因此长期以来松节油的化学利用主要围绕这2个化学成分展开。近年来随着我国采脂树种和采脂利用范围的扩大,3-蒈烯资源开始受到了研究者的广泛的关注和重视。3-蒈烯是自然界为数不多的含有三元环结构的手性源化合物,主要存在于各种松节油中,特别富含于印度长叶松松节油和欧洲赤松松节油中。为提高3-蒈烯的研究和利用价值,本文主要研究了3-蒈烯的分离纯化方法;详细研究了3-蒈烯加氢合成蒈烷的反应,并优化了工艺条件;探索了蒈烷的溴化及其溴化产物的酯化反应。本研究成果为拓展3-蒈烯的化学利用途径、提高该类型松节油的精细利用价值奠定了理论和应用基础。本研究取得了如下重要结果:本文研究了直接从含有20 %左右3-蒈烯的松节油中通过精馏制备3-蒈烯的方法,考察了全回流时间、回流比等因素对3-蒈烯纯度的影响。结果表明:直接精馏时,真空度4.0 kPa,全回流2 h、回流比1/30、可以较好地将3-蒈烯和其它组分分开,并得到纯度98.4 %的3-蒈烯产品。本文研究了3-蒈烯高压催化加氢合成蒈烷的反应。对比研究了催化剂Raney Ni和Pd/C的催化效果,在反应时间3～12 h、催化剂的用量为3-蒈烯质量的4 %～10 %、反应温度60～180℃和反应压力3～9 MPa的范围内进行了单因素试验,其优化反应条件为:以Raney Ni为催化剂,反应温度100℃,反应时间3 h,催化剂用量为3-蒈烯质量的6 %,反应压力为9 MPa。在优化反应条件进行验证实验的结果为:3-蒈烯的平均转化率99.5 %,蒈烷的平均选择性92.8 %,平均产率96.7 %。本文探索研究了蒈烷的溴化反应和蒈烷溴化物的酯化反应。通过红外、气质等初步鉴定了酯化产物主要成分的结构为4-蒈烷醇乙酸酯,并由此反推验证了溴化物主要成分的结构为4-溴蒈烷。蒈烷溴化及溴化产物的酯化反应有待进一步深入研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究的目的和意义
• 1.1.3 项目来源与经费支持
• 1.2 国内外研究现状与评述
• 1.2.1 3-蒈烯资源概述
• 1.2.2 天然3-蒈烯生物活性及应用
• 1.2.3 蒈烷的合成与应用概述
• 1.3 研究目标和主要研究内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 主要研究内容
• 1.4 研究技术路线
• 1.5 实验整体安排
• 1.6 本论文的创新点
• 第二章 3-蒈烯的精馏分离研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试验仪器装置与原料
• 2.2.2 实验操作
• 2.2.3 产物分析方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 精馏原料的化学组成
• 2.3.1 馏出物与塔顶温度的关系
• 2.3.2 回流比对馏出物组成的影响
• 2.3.3 全回流时间对馏出物组成的影响
• 2.3.4 放大实验
• 2.3.5 3-蒈烯的物理性质及结构表征
• 2.4 结论
• 第三章 3-蒈烯催化氢化制备蒈烷反应的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验仪器与试剂
• 3.2.2 实验操作
• 3.2.3 产物分析检测条件与方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 蒈烷的GC 和GC-MS 分析结果
• 3.3.2 反应催化剂种类对3-蒈烯氢化反应的影响
• 3.3.3 反应时间对3-蒈烯氢化反应的影响
• 3.3.4 催化剂用量对3-蒈烯氢化反应的影响
• 3.3.5 反应压力对3-蒈烯氢化反应的影响
• 3.3.6 反应温度对3-蒈烯氢化反应的影响
• 3.3.7 重复验证实验
• 3.3.8 蒈烷的物理性质及结构表征
• 3.4 小结
• 第四章 蒈烷的溴化反应探索研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 实验操作
• 4.2.3 分析测试条件
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 溴化反应产物的薄层色谱
• 4.3.2 溴化物的红外光谱分析
• 4.3.3 溴化产物的MS 分析
• 4.4 结论
• 第五章 蒈烷溴化产物的酯化反应探索
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 仪器与试剂
• 5.2.2 实验操作
• 5.2.3 分析测试条件
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 酯化反应产物结构鉴定
• 5.3.2 酯化反应产物结果
• 5.4 结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 讨论
• 6.3 展望
• 参考文献
• 在读期间的学术研究
• 致谢
• 详细摘要