基于2，2—二羟甲基丁酸的制备研究

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1、天津大学硕士学位论文2，2—二羟甲基丁酸的制备研究姓名：陈二霞申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：宋宝东20090601中文摘要2，2一二羟甲基丁酸(DMBA)作为新一代精细化工中间体，具有较低的熔点和良好的溶解性，正逐渐取代第一代产品2，2一二羟甲基丙酸(DMPA)用于水性聚氨酯、水溶性聚酯、胶黏剂、涂饰剂等方面，是一种绿色环保产品。以甲醛(FA)和正丁醛(BA)为原料，在碱性催化条件下通过羟醛缩合反应，合成了中间产物2，2一二羟甲基丁醛(DMB)。用气相色谱法实现了对羟醛缩合反应进程的动态监控，用气相色谱一质谱联用仪对中间产物进行了定性和初步定量分析，

2、并系统考察了催化剂种类、催化剂用量、原料配比、温度、时间等因素对反应摩尔收率的影响。研究结果表明：(1)用三甲胺作催化剂，通过正交实验得到最佳反应条件为：反应温度40℃，反应时间4．5h，甲醛与丁醛的摩尔比为2．5：1，三甲胺与丁醛的摩尔比为O．1：1，DMB的最高摩尔收率为61．3％；(2)选用阴离子交换树脂D311作为羟醛缩合反应催化剂最为合适。其最佳工艺条件为：甲醛与正丁醛的摩尔比为4：1，溶剂水与丁醛的摩尔比为12：1，反应时间5h，反应温度50℃，DMB的最高摩尔收率可以达到76．9％(以正丁醛为基准计算)。用过氧化氢氧化中间产物2，2一二羟甲基丁醛，

3、通过减压蒸馏、结晶与重结晶，得到目标产物2，2一二羟甲基丁酸的白色晶体。最佳工艺条件是：过氧化氢与2，2一二羟甲基丁醛的摩尔比为1．2：1，反应温度为70℃，溶剂水与2，2一二羟甲基丁醛的体积比为l：l，反应时间为6h，DMBA的最高摩尔收率为69．6％(以2，2一二羟甲基丁醛为基准计算)。用红外光谱、核磁共振波谱的分析方法对所得产物的结构表征，用高效液相色谱对产物进行定量分析。除此之外，还对2，2_二羟甲基丁酸的羟值、酸值、灰分、熔点等指标进行了化学分析，实验结果与文献值吻合良好。关键词：羟醛缩合，2，2一二羟甲基丁醛，2，2一二羟甲基丁酸，氧化反应三甲胺，阴

4、离子交换树脂ABSTRACT2，2一Dimethylolbutanoicacid(DMBA)，alsoknownas2,2·Bis(hydroxymethyl)butyricacid,whichhaslowmeltingpointandgooddissolubility．Asanewfinechemicalintermediate，Itwouldtaketheplaceof2,2一dimethylolpropionicacidinpreparationofwater-bornepolyurethane，water-solublepolyester,adhesiv

5、eandcoatingagentandsoon．2，2一dihydroxymethylbutanal(DMB)waspreparedbyaldolcondensationwithformaldehyde(FA)andbutyraldehyde(BA)undertheactionofalkalinecatalysts．Gaschromatography(CJC)methodWasestablishedandappliedtOmonitorthechemicalcompositionsofthereactionmixture．Ithasbeenfoundthat：(

6、1)weobtainedtheoptimumconditionsofaldolcondensationthroughorthogonalexperimentwhenusedtrimethylamineascatalyst,whichincludedthatthemolarratioofFAtoBAandTMAtoBAwere2．5：1andO．1：1respectively,thetemperatureWaS40"Candreactedfor4．5h，andthemolaryieldofDMBreached61．3％．(2)ithadabettermolaryi

7、eldwhenusedanion—exchangeresinD31ascatalyst．Thebesttechnologyconditionswerethat：themolarratioofFAtoBAWaS4：1，theoptimalsolventwatertoBAmolarratiowas12：1，themolaryieldofDMBwasupto76．9％onthebasisofBA，whenthereactionWasconductedat50℃for5h．DMBAwassynthesizedbyoxidationofDMBwithhydrogendio

8、xide，thenwef