碳酸二甲酯對β-環(huán)糊精的改性研究.pdf

1、本文分別在常壓、高壓和微波輻射條件下,以無水碳酸鉀為催化劑,在N,N-二甲基甲酰胺介質(zhì)中,首次系統(tǒng)研究了綠色試劑碳酸二甲酯對β-環(huán)糊精的改性作用,合成了不同種類的β-環(huán)糊精衍生物,探討了反應(yīng)因素對β-環(huán)糊精轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品取代度的影響規(guī)律,并進行了工藝條件的優(yōu)化。所得產(chǎn)品用制備型高效液相色譜分離純化,用紅外光譜、電噴霧質(zhì)譜和核磁共振光譜等技術(shù)進行表征。研究結(jié)果表明:(1)碳酸二甲酯對β-環(huán)糊精的改性產(chǎn)物種類與反應(yīng)溫度和壓力有關(guān),在常壓和溫度

2、為50℃~85℃以及微波加熱溫度為60℃~90℃兩種條件下,發(fā)生的是甲氧羰基化反應(yīng),分別得到平均取代度為1.38~3.17和1.53~2.49的β-環(huán)糊精碳酸甲酯,并分離出了收率為60.91％的6位單取代β-環(huán)糊精碳酸甲酯純物質(zhì);在高壓和溫度為90℃~140℃條件下,得到的是甲氧羰基和甲基混合取代的衍生物;在溫度為160℃~170℃以及壓力約為1.40MPa時,主要反應(yīng)產(chǎn)物為平均取代度為6.97~11.49的隨意甲基化β-環(huán)糊精,收率達

3、80%~85%。(2)微波可加快反應(yīng)速率,節(jié)約能量,與常壓反應(yīng)相比,使等量的原料發(fā)生碳酸酯化改性,可節(jié)省能量達50倍以上,反應(yīng)時間縮短幾十倍。(3)得到了最佳工藝條件,當(dāng)常壓反應(yīng)時,反應(yīng)溫度、碳酸二甲酯與β-環(huán)糊精摩爾比、反應(yīng)時間以及溶劑和催化劑的用量的最優(yōu)水平依次為85℃、42、10h、80mL、1.0g(β-環(huán)糊精質(zhì)量以10g計);溫度為160℃條件下,高壓反應(yīng)最優(yōu)工藝組合為:碳酸二甲酯與β-環(huán)糊精摩爾比為126,反應(yīng)時間6h,催化

4、劑用量1.0g,溶劑用量160mL(碳酸二甲酯體積以48mL計),此時可得到平均取代度為11.49的隨意甲基化β-環(huán)糊精,β-環(huán)糊精轉(zhuǎn)化率為96.70%;微波輻射反應(yīng)最優(yōu)工藝組合為:碳酸二甲酯與β-環(huán)糊精摩爾比21,反應(yīng)溫度為90℃,反應(yīng)時間21min,催化劑用量0.6g,功率為400W,轉(zhuǎn)速600r·min-1,溶劑用量90mL(β-環(huán)糊精質(zhì)量以15g計),此時β-環(huán)糊精轉(zhuǎn)化率達95.01%,所得產(chǎn)物平均取代度為2.49。