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3-羟基-γ-丁内酯的制备(2)

时间:2020-10-13 21:25来源:毕业论文
-丁内酯,英文写作为-Butyrolactone,它可以简称为-BL或GBL,同时它又叫做4-羟基丁酸内酯。-丁内酯表现为一种液体,这种液体是无色的、有与丙酮相似的气,

γ-丁内酯,英文写作为γ-Butyrolactone,它可以简称为γ-BL或GBL,同时它又叫做4-羟基丁酸内酯。γ-丁内酯表现为一种液体,这种液体是无色的、有与丙酮相似的气,它的沸点和溶解能力都是比较高的;此外,它可以混溶于水,可溶于多种物质,如甲醇、乙醇、丙酮、乙醚和苯。其具有较好的反应性能,有较高的电导率,稳定性也比较好,使用相对安全。γ-丁内酯可以溶解各类有机和无机化合物,而且γ-丁内酯常被用作有机溶剂、萃取剂和吸收剂。良好的反应性能使其产生一系列开环和不开环的化学反应,所以,很多时候被用作为环丙沙星、脑复康、氨酪酸、维生素B1、聚乙烯基吡咯烷酮等的原料。

到目前为止,世界上总产γ-丁内酯的量约为250000 t/a,总生产能力已经超过300000t/a,平均约6%的年增长率,其中这两个世界上最大的制造商,即德国的BASF公司和美国的GAF公司,他们的年生产能力分别为40000t 和 30000t。国外的γ-丁内酯的用途主要是用作溶剂和生产吡咯烷酮系列产品。美国的γ-丁内酯消耗量比例大盖是如下,约56%的用于生产聚乙烯基吡咯烷酮的γ-丁内酯的,约40%的用于生产N-甲基吡咯烷酮,约4%的用作溶剂。西欧约为45%的γ-丁内酯用于生产N-甲基吡咯烷酮,约为20%的γ-丁内酯用于生产其他吡咯烷酮,约为23%的γ-丁内酯用于生产除草剂,约为12%的γ-丁内酯用于制药、胶黏剂等其他领域。在日本,γ-丁内酯的主要用途是用作电解质溶液,其消耗量约占总消费量45%–50%的,此外,生产N-甲基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮的消耗量约为38%,其他方面主要用作溶剂等。

而在我国,只有小部分用于生产农药、医药中间体、电解质溶液和溶剂,剩余的大多用于生产甲基吡咯烷酮、聚乙烯基吡咯烷酮、γ-吡咯烷酮。目前,国内每年大约需要4万t的γ-丁内酯。它是一种附加值较高的精细化工产品,所以当生产γ-丁内酯工艺技术得到改良后,这将会带来更好的经济效益[1]。 

总而言之,脂环族内酯所具备的化学性质,γ-丁内酯也都具备,尤其是开环反应和环上氧原子被其他杂原子取代反应,需要经过多种反应才能够制备多种重要的下游产品。现在,由于各行业的快速发展,对γ-丁内酯的需求量也是逐渐增加,这其中特别看好两大方面——香料、人造血浆等方面的需求前景,他们将成为γ-丁内酯应用新的增长点。

许多天然产物的合成离不开3-羟基-γ-丁内酯,它也是至关重要的医药中间体[2-4]。糖源降解合成法[5-6]、L–苹果酸还原合成法[7]、(R)–3–氯–1、2–丙二醇合成法[8]和(S)–苹果酸二甲酯催化加氢还原法[9]是其主要的合成方法。其中,糖源降解合成法的原料相对容易获得,选用水相合成。但是,糖源氧化过程容易出现过度氧化的问题,且生成的二羰基化合物的副产物难以分离。别的途径也存在反应剧烈,过程不易控制,催化剂价格昂贵及后处理复杂等问题,不适于工业化。

本文中,3-羟基-γ-丁内酯的制备路线大致如下:以用 L–苹果酸为原料[10],经过酸酐化、酯化、NaBH4还原、脱水环化制得。再经过改良合成的工艺条件和分离纯化过程,得到比较高的收率,并使用旋光仪、红外光谱和核磁共振谱来表征目标产物。反应过程如下图1所示:

3-羟基-γ-丁内酯的制备反应路线

图1  3-羟基-γ-丁内酯的制备反应路线 3-羟基-γ-丁内酯的制备(2):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_62741.html

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