聚3-羟基丁酸酯单体的化学合成

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2、躅■娜一nl辽___学科专业：化学工艺作者姓名：贾艳宗指导教师：马沛生教授"r-芝鲁士芒当ZⅡ咧奄^}_盯士2004年12月中文摘要聚3一羟基丁酸酯(PHB)是一种生物可完全降解塑料。3一羟基丁酸和3一羟基丁酸乙酯是合成PHB的主要单体，目前尚未工业化生产，因此研究PHB单体的合成工艺具有重要的实用价值。3一羟基丁醛液相氧化合成3一羟基丁酸在0．5L环流反应器内进行，详细考察了反应器的结构参数对氧化收率的影响。确定最佳反应器结构为：内外管高度比h／H=0．40，内外管管径比d／

3、D=0．71，填料体积占反应物系总体积4．0％，开孔率50％的圆形渐缩式喷嘴。在上述最佳反应器内进行反应，温度60℃，压力1MPa，氧气进气量O．018m3／h，溶剂乙酸乙酯用量为3一羟基丁醛质量的100％，催化剂醋酸钻用量为3一羟基丁醛质量的O．5％，反应4．5h，3一羟基丁酸的平均收率为88．9％。为工程放大，设计了4L环流反应器，研究了3一羟基丁醛氧化反应在放大情况下的反应规律。正交实验表明：反应时间对氧化反应收率有显著影响，溶剂用量和进气速度对收率有一定的影响。由正交实验及外延实验确定的最佳氧化条件：溶剂乙酸乙酯用量为3

4、一羟基丁醛质量的140％，氧气进气量0．16m3／h，压力1MPa，温度60℃，催化剂醋酸钴用量为3一羟基丁醛质量的0．5％，在此条件下反应5h，平均收率为88．1％，初步解决了环流反应器的放大效应。研究了3一羟基丁酸酯化工艺，采用固体超强酸S042_／Fe203催化合成3一羟基丁酸乙酯，最佳工艺条件：3一羟基丁酸1．0mol，无水乙醇1．2mol，固体超强酸10．Og，环己烷50mL，56．39氧化钙(或92．39分子筛或17．19硫酸镁)，反应3h，3一羟基丁酸乙酯的平均收率达95．5％。并初步探索了3一羟基丁酸甲酯的合成条

5、件。关键词：3一羟基丁醛；3一羟基丁酸：3一羟基丁酸乙酯；3一羟基丁酸甲酯：环流反应器ABSTRACT3-Hydroxybutyricacidandethyl3-hydroxybutyratearethemainmonomersforproducingPHB．aIlimportantbiodegradableplastic．Byfar,theyhavenotbeenproducedoncommercialscale．Therefore，thesynthesisofPHBmonomersisofgreatimportance．In

6、thispapertheeffectsofthestructureparametersofthe0．5Lloopreactorontheoxidationof3-hydroxybutanalwerestudied．Theoptimalstructuresaretheratioofinnerandoutertubediameter(d／D)beingO．71，theratioofinnerandoutertubeheight(1l／H)beingO．40，spargerwith50％porosity,thevolumeratioo

7、ffillertoreactionmassbeing4．O％．IntheoptimumloopreactoL谢廿1pressurebeing1MPa．temperaturebeing60"C，oxygenflowratebeingO．018m3／h，themassratioofsolventandcatalystcobaltacetateto3-hydroxybutanalbeing100％，0．5％，reactiontimebeing4．5h．theaverageyieldwas88．9％．3-Hydroxybuticacid

8、wassynthesizedinanother4Lloopreactordesignedandmanufactured．Theorthogonalanalysisshowedthatreactiontimewasthemostremarkableeffectfactorfortheyield．Theminorfactorsarethesolventamountandthereactionpressure．Theoptimalreactionconditionsare：timebeing5h，pressurebeing1MPa,o

9、xygenflowratebeingO．16m3／h，temperaturebeing60*C，massratioofsolventandcatalystcobaltacetateto3-hydroxybutanalbeing140％．0．5％respectiv