【《多羟基脂肪酸的合成实验探究报告》3700字（论文）】

V多羟基脂肪酸的合成实验探究报告目录TOC\o"1-3"\h\u19073多羟基脂肪酸的合成实验探究报告 1238651.1前言 15101.2实验试剂和仪器 1255601.2.1实验试剂 1227821.2.2实验仪器 2183961.3二羟基硬脂酸的合成 2299511.3.1合成原理 246891.3.2合成步骤 3221011.3.3DHSA的表征 4224781.4三羟基硬脂酸的合成 5180571.4.1反应机理 5199251.4.2合成步骤 6303781.4.3产物表征 7216111.5四羟基硬脂酸的合成 8135901.5.1反应机理 8238701.5.2合成步骤 878061.5.3产物表征 994791.6小结 10前言自然界中存在的多羟基类脂肪酸含量很少，且由于多羟基化合物之间极性差别很小，使之难以被分离。本文为研究不同羟基数的表面活性剂多羟基硬脂酸钠对磷矿浮选药剂的增效作用，需要得到单一不同羟基数的多羟基硬脂酸钠皂。故以第二章中富集的高含量的油酸和亚油酸为原料，甲酸、30%H2O2为反应剂，通过H2O2氧化法氧化高含量油酸、亚油酸得到二羟基和四羟基加成产物，再用合成的二羟基硬脂酸为原料，以氯气为氯源，氯化亚砜催化进行α位取代，再羟基取代生成-三羟基取代物。合成的产物用电喷雾质谱和红外光谱进行定性分析。实验试剂和仪器实验试剂用于试验研究中的材料如下表3-1所示。表3-1实验试剂药剂名称规格生产厂家油酸97%自制亚油酸99%自制过氧化氢（30%）AR国药化学试剂有限公司甲酸AR国药化学试剂有限公司乙酸乙酯AR国药化学试剂有限公司丙酮AR国药化学试剂有限公司液氯工业级荆门龙宇石化有限公司氯化亚砜AR国药化学试剂有限公司氢氧化钠CP天津市福晨化学试剂厂实验仪器用于试验研究中的仪器设备及其型号和生产厂家见表3-2。表3-2验所用主要设备仪器清单仪器设备名称规格型号生产厂家集热式恒温加热磁力搅拌器DF-101S巩义市予华仪器有限公司旋转蒸发仪RE52-98上海亚荣生化仪器厂多功能真空泵SHZ-D(Ⅲ)巩义市予华仪器有限公司增力无极恒速搅拌器DW-1巩义市予华仪器有限公司微型磁力搅拌高温高压水热釜JGF

1000ml上海捷昂仪器有限公司高分辨质谱仪70FT-MS布鲁克（北京）科技有限公司红外光谱仪FTLA2000-104美国ABB公司二羟基硬脂酸的合成合成原理以油酸（含量为97%）为原料，H2O2为氧源将油酸双键双羟基化反应机理为自由基加成反应机理。甲酸H2O2反应生成过氧酸，烯烃和过氧酸先进行亲核加成氧化烯键成环氧化合物，羧基负离子从烯键平面的另一侧进攻，在水解形成反式二醇[64]：合成步骤二羟基硬脂酸（DHSA）的总反应方程式如下：将40g油酸和35g甲酸置于装有冷凝器的四口烧瓶中，置于恒温水浴。用差量法称取25g30%的过氧化氢溶液于滴液漏斗中，装好电动聚四氟搅拌杆，用100℃的温度计监控了封闭反应体系的温度。开动搅拌并缓慢升温到30℃后，打开滴液漏斗缓慢滴加过氧化氢溶液，控制滴加速度，防止因为滴加速度过快导致反应体系的温度飙升。滴加完毕温度保持稳定的状态下，程序升温至体系中温度维持在68℃左右，搅拌反应5小时后停止。反应结束后趁热分去水层，油层用70℃左右的热水洗涤至中性（分液漏斗中下层放出的流动水用pH试纸检测为偏绿色），用旋转蒸发仪65℃下除去未分离的水，得淡黄色的膏状物质。将所得淡黄色膏状物转至150ml的锥形瓶，用逐量滴加的70℃的乙酸乙酯刚好全部溶解后（一边滴加一边震荡锥形瓶加速溶解），立即停止滴加乙酸乙酯热溶液，静置冷却至室温后，置于冰箱0℃下结晶24小时。将产物趁冷减压抽滤，得到粗制的二羟基硬脂酸。乙酸乙酯再经过两次重结晶后得到高纯度的产品。产品用原料和产物的碘值计算转化率，粗产品的转化率为94.62%，收率为43.53%。DHSA的表征从图3-1可以看出，3345cm-1和3375cm-1处，为两个羟基的伸缩振动吸收峰；1706cm-1代表C=O基团的伸缩振动峰，1206-1325cm-1代表羧基中的C-O基团的伸缩振动峰，938cm-1代表羧基-OH基团的面外变形振动，691cm-1是C-C的骨架振动峰，代表N>4。通过对红外光谱的分析可以看出，红外光谱上的峰与它们应该具有的官能团是相对应的。由红外光谱图可初步推断，原料油酸通过反应转化为二羟基硬脂酸。图3-1二羟基硬脂酸的红外光谱图电喷雾质谱（ESI-MS）在负离子模式下测定经过三次乙酸乙酯重结晶提纯后的二羟基硬脂酸的分子量，其谱图如图3-2所示，图中315.05处的峰为二羟基脂肪酸失去一个e后的[M-1]峰，而二羟基脂肪酸的分子量为316.26，结果与电喷雾质谱图相吻合，判定产物即为二羟硬脂酸。图3-2DHSA的ESI-MS图三羟基硬脂酸的合成反应机理由3.3中合成的二羟基脂肪酸经过α碳基位上的氯代反应生成α-氯代二羟基硬脂酸，再将其与强碱氢氧化钠进行取代反应生成2,9,10-三羟基硬脂酸。氯代反应机理：由于羧酸的α-氢原子活泼型较小，一般需要先转化成酰氯，增加α-氢原子的活泼性，然后再用卤素或N-卤代酰胺等卤化剂进行卤化，较实用的方法是制备酰氯和氯代反应在同一反应器中两步反应一次完成。取代反应机理：α-氯代产物中的C-Cl键是极性共价键，氯原子上带负电荷，故Cl极易被负离子（如HO-）等亲核试剂取代。α-氯代硬脂酸与强碱NaOH反应可生成α-羟基硬脂酸[64]。合成步骤2,9,10-三羟基十八烷酸的反应方程式为：取提纯后的二羟基硬脂酸为原料，先将二羟基硬脂酸置于带有电动搅拌的四口圆底烧瓶中，并装好用生料带裹好磨口的滴液漏斗，回流冷凝管，用100℃的温度计监控封闭体系的温度，并将烧瓶置于恒温油浴。搅拌下升温到70℃后，匀速滴加适量SOCl2溶液，在70℃条件下加热回流0.5h，得到淡黄色液体，即二羟基硬脂酸酰氯。改装置为磁力搅拌带回流冷凝管和进气口以及出气口的反应器，升温温至90℃，向所得到的产品中通入干燥的氯气，其中氯气的通入速度通过流量计和减压阀进行调节。反应过程中产生的HCl和未参加反应的少量氯气用浓NaOH溶液进行吸收。通入氯气的量根据反应的原料计算，稍过量即可，过量太多容易产生副反应。反应结束后用减压抽滤除HCl和Cl2，产品用乙酸乙酯重结晶后，取滤液旋蒸除溶剂，干燥留用即得到三氯代硬脂酸。。氯代硬脂酸与过量的氢氧化钠溶液（摩尔比为1:4）于实验室定制的带磁力搅拌的水热釜中于140℃反应6小时。冷却至室温后取出，产物为黄褐色块状物。将所得产品用盐酸酸化后，分出油层，热水洗涤至中性，旋蒸除水，得到深褐色粘稠状物质，乙酸乙酯重结晶，即得三羟基硬脂酸粗品。产物表征由图3-3可知，出现了位于3434cm-1、3361cm-1表征醇羟基存在的强吸收峰。1693cm-1为C=O基伸缩振动，通过对红外谱图的解析可以可初步推断，原料二羟基硬脂酸通过反应转化为三羟基硬脂酸。图3-3三羟基硬脂酸的红外光谱图电喷雾质谱（ESI-MS）在正离子模式下测定经过三次乙酸乙酯重结晶提纯后的二羟基硬脂酸的分子量，其谱图如图3-4所示，图中333.69处的峰为三羟基脂肪酸得到一个e后的[M+1]峰，而三羟基脂肪酸的分子量为332.26，结果与电喷雾质谱图相吻合，判定产物即为三羟硬脂酸。图3-4三羟基硬脂酸的ESI-MS图四羟基硬脂酸的合成反应机理以亚油酸（含量为99%）为原料，H2O2为氧源将亚油酸得双键双羟基化反应的机理为自由基加成反应机理。甲酸与H2O2反应生成过氧酸，二烯烃和过氧酸先进行亲核加成氧化烯键成环氧化合物，羧基负离子从烯键平面的另一侧进攻，在水解形成反式二醇。机理同3-2-1。合成步骤二羟基硬脂酸（DHSA）的总反应方程式如下：将20g亚油酸和35g甲酸置于装有冷凝器的四口烧瓶中，置于恒温水浴。用差量法称取25g30%的过氧化氢溶液于滴液漏斗中，装好电动聚四氟搅拌杆，用100℃的温度计监控了封闭反应体系的温度。开动搅拌并缓慢升温到30℃后，打开滴液漏斗缓慢滴加过氧化氢溶液，控制滴加速度，防止因为滴加速度过快导致反应体系的温度飙升。滴加完毕温度保持稳定的状态下，程序升温至体系中温度维持在68℃左右，搅拌反应6小时后停止。反应结束后趁热分去水层，油层用70℃左右的热水洗涤至中性（分液漏斗中下层放出的流动水用pH试纸检测为偏绿色），洗涤的过程中油状物会下沉到分液漏斗底部，应添加热的乙酸乙酯或丙酮萃取油层后再水洗。用旋转蒸发仪65℃下除去未分离的水和溶剂，得淡黄色的略粘稠物质。将所得淡黄色粘稠物转至150ml的锥形瓶，用逐量滴加的70℃的乙酸乙酯刚好全部溶解后（一边滴加一边震荡锥形瓶加速溶解），立即停止滴加丙酮热溶液，静置冷却至室温后，置于冰箱-2℃下结晶48小时。将产物趁冷减压抽滤，得到粗制的四羟基硬脂酸。丙酮再经过两次重结晶后得到高纯度的产品。产品用原料和产物的碘值计算转化率，粗产品的转化率为96.21%，丙酮重结晶收率为12.70%。产物表征由图3-5分析，3345cm-1、3375cm-1：-OH的伸缩振动峰；1706cm-1：C=O伸缩振动；1206-1325cm-1：C-O伸缩振动；可初步推断，原料油酸通过反应转化为四羟基硬脂酸。图3-5四羟基硬脂酸的红外光谱图电喷雾质谱（ESI-MS）在负离子模式下测定经过三次乙酸乙酯重结晶提纯后的四羟基硬脂酸的分子量，其谱图如图3-6所示，图中347.41处的峰为四羟基脂肪酸失去一个e后的[M-1]峰，而四羟基脂肪酸的分子量为348.25，结果与电喷雾质谱图相吻合，判定产物即为四羟硬脂酸。图3-6四羟基硬脂酸的ESI-MS图小结本章主要通过以高含量油酸和亚油酸为原料，H2O2氧化法氧化合成了二羟基硬脂酸和四羟基硬脂酸，并以二羟基硬脂酸为原料合成2,9,10-三羟基硬脂酸。本章研究得出如下结论：以实验室自制高纯度油酸为原料采用H2O2氧化法合成二羟基硬脂酸，并用乙酸乙酯重结晶进行提纯，并对纯化后的9,10-二羟基硬脂