半乳糖二酸催化脱水环合制备2,5-呋喃二甲酸工艺及动力学

2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)是生物质基的平台化合物之一,在聚合物领域有广泛的应用前景。针对半乳糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA存在的收率低、动力学数据缺乏等问题,在催化剂和溶剂筛选的基础上,开展了半乳糖二酸制备2,5-FDCA的工艺优化,得到了较佳的工艺条件为15%(质量)硫酸催化、环丁砜为溶剂、130℃下反应16 h,此时2,5-FDCA收率为49.1%。测定了不同硫酸浓度和不同温度下半乳糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA反应动力学数据,采用一级反应动力学拟合得到了15%(质量)硫酸催化下半乳糖二酸降解反应活化能为54.4 kJ/mol、2,5-FDCA生成活化能为57.8 kJ/mol、其他副反应的活化能为50.7 kJ/mol、2,5-FDCA进一步降解反应的活化能为130.6 kJ/mol。研究工作对己糖二酸路线制备2,5-FDCA工业化进程有一定的推动作用。

HBr-MgBr_(2)催化己糖二酸脱水环合制备2,5-呋喃二甲酸的研究

2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)是生物可降解塑料聚呋喃二甲酸乙二醇酯的聚合单体,未来需求量巨大。针对己糖二酸脱水环合制备2,5-呋喃二甲酸存在的收率低问题,开展了更高选择性催化体系的构建研究,成功筛选到了两个优良的催化体系:HBr-MgBr_(2)、HBr-LiBr。3%(质量)HBr-6%(质量)MgBr_(2)催化、120℃下反应2 h,D-葡萄糖二酸单钾盐脱水环合制备2,5-FDCA收率达到84.2%。当反应底物浓度低于5%(质量)以及水含量从3.3%富集到16.5%时,2,5-FDCA的摩尔收率未见明显下降,且都可维持在80%以上。测定了100-130℃温度范围内3%(质量)HBr-6%(质量)MgBr_(2)催化D-葡萄糖二酸单钾盐脱水环合制备2,5-FDCA动力学数据,采用一级反应动力学拟合得到2,5-FDCA的生成反应活化能为108.9 kJ/mol、副产物生成活化能为136.6 kJ/mol。研究工作对己糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA路线的工业化具有积极推动作用。

己糖二酸脱水环合制备2,5-呋喃二甲酸反应路径探究

2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)是生物可降解聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)的单体,目前尚未形成廉价的制备技术,其中用己糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA是一条具有发展潜力的路线。针对此路线中副产物定性不准确、反应路径研究不完善等问题,通过高效液相色谱、高分辨质谱、核磁共振和傅里叶变换红外光谱分析,开展了副产物定性工作,确定反应体系中的2个主要副产物为糠酸和3-羟基-6-羧基-2-吡喃酮(HOCA)。在硫酸催化下不同己糖二酸脱水环合的反应路径相似,半乳糖二酸易生成副产物HOCA,而葡萄糖二酸钙易生成主产物2,5-FDCA。结合文献报道,提出了己糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA可能的完整反应路径。研究工作可为己糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA的高效催化体系开发和工业化生产提供指导。

微波强化己糖二酸脱水环合制备2,5-呋喃二甲酸的研究

2,5-呋喃二甲酸(2,5-FDCA)是一种重要的生物质基聚酯单体。针对己糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA中存在反应时间长的问题,在传统加热与微波加热的对比实验基础上,开展了HBr-MgBr_(2)催化下微波强化己糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA的工艺研究。实验结果证实了微波的引入可在保证2,5-FDCA高收率的前提下显著提高己糖二酸脱水环合制备2,5-FDCA的反应速率,大大缩短反应时间。通过工艺优化,得到较佳的工艺条件:温度为110℃、催化剂质量分数w(HBr)=3%、w(MgBr_(2))=3%、微波强化反应15 min,2,5-FDCA收率可达75.0%。进一步考察了不同己糖二酸原料对微波强化脱水环合制备2,5-FDCA的影响,2,5-FDCA收率从高到低的次序为:葡萄糖二酸单钾盐>葡萄糖二酸钙>半乳糖二酸。研究工作将为己糖二酸路线制备2,5-FDCA的工业化进程起到一定的推动作用。

异山梨醇的制备

对异山梨醇的制备进行了研究，得出适宜的工艺条件。

微波促进N-噁唑啉苯基马来酰亚胺的合成

以靛红酸酐、2-氨基醇和马来酸酐为原料合成了两种N-噁唑啉苯基取代马来酰亚胺衍生物。以固相微波合成技术着重考察了催化剂用量、反应时间和微波功率等反应条件对酰胺酸环合反应的影响。发现以硅藻土负载的固相微波合成能够高效地实现酰胺酸的无溶剂环合反应。在最佳反应条件下产物收率可达80%以上。且应用核磁共振、红外光谱及元素分析对产物进行了表征。

医药中间体吖啶酮的合成研究

以N-苯基邻氨基苯甲酸为反应物,通过环合反应合成了吖啶酮,研究了反应温度、加热方式及脱水剂等因素对反应的影响,并分别采用核磁共振氢谱法和高效液相色谱法对产物进行了结构表征和含量检测。研究结果表明,反应温度为110℃时产物收率高,达85%,反应速度快,2 h即可反应完毕;使用微波加热法可大幅缩短反应时间;对甲苯磺酸作为环合脱水剂使用效果较好,用量为反应物的0.8倍为宜;测定结果显示吖啶酮的纯度为99.35%。