樹脂催化合成沒食子酸丙酯及工藝優化

2021-02-13 化學工業與工程

Doi:10. 13353 / j. issn. 1004. 9533. 20200319 

引用本文：董剛, 劉蘭香, 孫彥琳, 李坤, 張雯雯, 劉義穩, 陳清龍, 張弘. 樹脂催化合成沒食子酸丙酯及工藝優化[J]. 化學工業與工程, 2021, 38(1): 27-35.

董剛1,2, 劉蘭香1, 孫彥琳2, 李坤1

張雯雯1, 劉義穩3, 陳清龍3, 張弘1 *

1. 中國林業科學研究院資源昆蟲研究所, 國家林業和草原局特色森林資源工程技術研究中心, 昆明 650223;
2. 昆明理工大學化學工程學院, 昆明 650500;
3. 五峰赤誠生物科技股份有限公司, 國家林業和草原局五倍子高效培育與精深加工工程技術研究中心, 湖北 宜昌 443413

陽離子交換樹脂作為非均相催化劑的一種，大量應用於有機合成反應中。通過篩選樹脂種類、活化酸類型、活化酸濃度等製備高活性樹脂催化劑，用於非均相催化合成沒食子酸丙酯。結果表明：當A-15樹脂經鹽酸活化後可高效催化合成沒食子酸丙酯，其用量為反應原料總質量的4.06%，反應20 h時，收率穩定在91.0%左右，通過高效液相色譜法測得沒食子酸丙酯的純度大於99.9%。該樹脂催化劑通過再生可重複使用40次以上，催化劑可回收循環利用，解決了酸排放量的問題，與傳統濃硫酸催化法相比，能滿足催化效率高、綠色環保、經濟的新型工業要求。

圖 1 沒食子酸丙酯表徵a)紅外光譜；b) 1H NMR譜；c) 13C NMR譜；d)高效液相色譜

圖 2 市售A-15樹脂表徵：a) A-15樹脂表面放大SEM (插圖為樹脂的形貌)；b) A-15樹脂截面放大SEM (插圖為單個樹脂的切面)；c)N2吸附脫附曲線

表 2 合成單位質量(t)的沒食子酸丙酯的原輔料消耗表

1) 樹脂催化劑活化和再生的最適宜條件為：A-15樹脂與6.0 mol/L鹽酸固液比為1:2, 活化時間為2 h。用此方法活化後的A-15樹脂催化通過再生可至少重複使用40次。

2) 經鹽酸活化後的A-15樹脂非均相催化合成沒食子酸丙酯的最適宜中試條件為：一水合沒食子酸用量為5.0 kg, 正丙醇用量為31.95 kg, 環己烷用量為10.38 kg, 樹脂催化劑用量為反應原料總質量的4.06%;反應20 h, 沒食子酸丙酯的收率穩定在91.0%左右，經高效液相色譜法檢測產品質量分數大於99.9%。

3) 與傳統的硫酸均相催化法相比，A-15樹脂非均相催化合成沒食子酸丙酯法具有催化效率高、反應穩定、樹脂催化劑再生方法簡單、回收方便、重複使用次數高，反應液對設備的腐蝕性較小，廢液排放量較少等優點，具有潛在的工業化應用價值。

聲明

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