试析相转移催化合成羧甲基-羟乙基淀粉及反应动力学研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文相转移催化合成羧甲基-羟乙基淀粉及反应动力学研究姓名：尤燕青申请学位级别：硕士专业：化学工艺指导教师：张光旭20091201摘要羟乙基淀粉(HES)是一种半合成的水溶性多糖，其突出特点是醚键的稳定性高，受电解质和pH的影响小，能在较宽的pH条件下使用，因此被广泛应用于许多领域，但是它的稳定性差、易分层、透明性不高，并且合成时间较长。羧甲基淀粉(CMS)也是一种重要的淀粉衍生物，具有优良的水溶、粘结、膨胀和分散功能，但是它受电解质和pH的影响较大。因此，本课题拟通过对羟乙基淀粉二次改性得到性质

2、优良的羧甲基．羟乙基复合变性淀粉，使两种淀粉的优点互补。采用甲醇溶剂法工艺，将原料玉米淀粉在碱性条件下与2．氯乙醇反应生成HES；并在羟乙基化反应结束后，在该混合体系中补充溶剂甲醇，添加醚化剂氯乙酸，使之在碱性条件下反应生成羧甲基．羟乙基多元复合变性淀粉。为了缩短羟乙基化的反应时间，引入相转移催化齐IJ(PTC)，并从两种典型的相转移催化剂体系——季铵盐和聚乙二醇中选出催化活性最佳的催化剂。以羟乙基取代度(MS)为指标，以四正丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四乙基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵四种季铵盐和分子量分别为200

3、、400、600、800和1000的聚乙二醇为催化剂分别合成羟乙基淀粉，比较这几种季铵盐和聚乙二醇的催化活性。结果表明，在此反应中，季铵盐的催化活性较聚乙二醇高，其中四正丁基溴化铵rTBAB)是最佳PTC。在工艺优化过程中，以羟乙基化水用量、催化剂用量、2一氯乙醇用量、反应时间以及羧甲基化NaOH用量、氯乙酸用量等六个因素为变量，以羧甲基取代度(DS)和羟乙基摩尔取代度(MS)为试验指标，建立L25(56)正交试验，得出最佳工艺条件为：淀粉：催化剂：2．氯乙醇：NaOH：氯乙酸=25：0．75：10．0：8．O：1

4、0．5(W／W)，羟乙基化反应时间为6h，每100克淀粉中加水36ml。根据最佳工艺条件制得的羟乙基一羧甲基淀粉DS=0．3502，MS=0．2419。此外，初步探讨了羟乙基化催化反应动力学。结果表明对反应物2．氯乙醇TBAB催化合成羟乙基淀粉反应表现为一级反应，反应最佳温度是45℃，反应活化能为372．035KJ·mol一．关键谰：羧甲基．羟乙基淀粉，相转移催化，反应动力学AbstractHydroxyethylstarch(HES)isawatersolublesemisyntheticpolysacchari

5、de．Itsoutstandingadvantageisthehighstabilityoftheetherlinkage，andhardlybeinfluencedbytheelectrolyteandthepH，andcanbealsousedunderawiderangeofpH．Thesecharacteristicsmakeitusefulinmanyfields．However,itsstabilityandtransparenceareSOpoor，andthesynthesisofHESwithac

6、ertaindegreeofhydroxyethylmolarsubstitutionneedsacomparablelylongperiodoftime．Carboxymethylstarch(CMS)isalsoakindofimportantstarchderivativesandithasgoodfunctionsofwater-solubility,mucosity,swellingpoweranddispersion，whereasitiseasilyinfluencedbytheelectrolyte

7、andthepH．Forthis，inthispaper，hydroxyethylstarchisreshapedtogetthecarboxymethyl—hydroxyethylstarch，akindofmultiplemodifiedstarches，whichhasfinepropertiesthatbelongedtobothkindsofstarchesmentionedabove．Thecarboxymethylhydroxyethylstarchwasproducedwithmaizestarch

8、bythewetprocess，whichwaspreparedwith2-chlorineethanolunderalkalineconditionsandthenmoremethylethanolwasaddedintothismixtureandchloroacticacidwasadditivedirectlyintheconditionofalka