探究聚3-羟基丁酸酯单体的化学合成工艺及基础研究

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1、天津大学硕士学位论文聚3-羟基丁酸酯单体的化学合成工艺及基础研究姓名：任永莲申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：马沛生20070501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，D一丁内酯是合成PHB的主要单体，目前尚未工业化生产，因此PHB单体的合成工艺具有重要的实用价值。本文中，以巴豆酸和溴化氢为原料来制备13一丁内酯。反应主要分为两个部分，首先是中间产物3一溴丁酸的合成反应，其次为3．溴丁酸发生分子内反应生成13．丁内酯。在3一溴丁酸的合成反应中，考察了溶剂种类、引发剂用量、反应时间以及溶剂用量对收

2、率的影响，确定了该步反应的最佳工艺条件为：乙醚为溶剂，引发剂用量1．509，溶剂用量200ml，反应时间4天。实验结果表明，在收率达到文献报道水平的基础上，缩短了一半的反应时间。在13．丁内酯的合成反应中，通过正交实验，研究了反应温度、反应时间和溶剂用量对合成反应的影响；通过外延实验确定了13一丁内酯合成反应的最佳工艺条件，反应平均收率为75．4％，超过了国内外文献报道水平(64％)。此外，为进行工业化生产，需要生产过程中相关的物性数据，因此，本文同时测定了反应过程中相关物系的密度黏度以及溶解度数据。在常压下，采用U形振动管密

3、度计和乌氏黏度计测定了巴豆酸一苯、巴豆酸一甲苯和巴豆酸一乙酸乙酯二组分物系在298．15K"-'343．15K和巴豆酸一丙酮二组分物系在298．15K～323．15K下的密度和黏度。同时对不同组成下的密度与温度、浓度的关系进行了多元回归，对不同温度下的对比黏度准与组成的关系按Jones—Doles方程进行了拟合。最大标准偏差分别为0．00017、0．00202和0．0252。采用激光监测系统，在293．15K一-,322．15K温度范围内分别测定巴豆酸在苯、甲苯和乙酸乙酯三种溶剂中的溶解度。并采用经验方程、地方程对溶解度数据进

4、行了回归，给出了相关的模型参数。结果表明经验方程和地方程均能很好的回归巴豆酸在纯溶剂中的溶解度，最大平均误差分别为1．07％和1．04％。关键词：聚3一羟基丁酸酯，巴豆酸，3一溴丁酸，13-丁内酯，密度，黏度，固液平衡ABSTRACTPoly(3一hydroxybutyrate)(PHB)istheplasticwhichcanbedegradedcompletelybymicroorganism．15-butyrolactoneisthemostimportantrawmaterialofproducingPHB．Byfar

5、,ithasnotbeenproducedincommercialscale．Therefore，studyingtheproducingmethodof13-buryrolactoneisverynecessaryandofgreatimportanceinenvironmentalprotectionandeconomy．Inthispaper,crotonicacidandHBrwereselectedasrawmaterialstosynthesize13-butyrolactone．Thereweretwosteps

6、，oneisthepreparationof3-bromoubutyricacid，thenextisthepreparationo邛-butyrolactone．Inthefirststep，effectsofsolventkinds，initiatoramount，reactiontimeandsolventamountonyieldwereinvestigated．Theoptimalreactionconditionsweresolventbeingethylether,initiatoramountbeing1．50

7、9，solventamountbeing200ml，reactiontimebeing4d．Theresultsshowedthatonthebasisofachievingliteraturevalue，thereactiontimewasreducedonehalf．Inthesecondstep，orthogonaltestwasdesignedtoinvestigatethefactsofreactiontemperature，reactiontimeandsolventamountonyiel&Andtheoptim

8、alreactionconditionsweredeterminedbyextensionexperiment．Theaverageyieldwas75．4％whichwashigherthantheliteraturevalueof64％．Inaddition，inorde