摘要: 目前,开发以生物质为基础的可再生生物基产品备受关注。其中以植物油脂为原料通过适当改性生产的生物基多元醇是一种重要的化工中间体,其生产成本稳定,环保可降解,理化性能优异,可部分替代传统化石资源生产的的原料,减轻环境污染。

        本文选择以油酸甲酯为原料在钨基介孔材料MCM-41的催化作用下将碳碳双键羟基化制得生物基多元醇9,10-二羟基硬脂酸甲酯,为植物油脂的综合开发利用提供了一条新路径。本文首先对催化剂进行结构设计和改造,采用浸渍法和水热法分别制备了不同W负载量的负载型WO_3/MCM-41催化剂和不同W掺杂量的掺杂型W-MCM-41催化剂,实验结果表明掺杂型W-MCM-41催化剂具有较高反应活性,反应2h,油酸甲酯转化率最高可达到96%,同时9,10-二羟基硬脂酸甲酯产率达到72%。同时对催化剂的稳定性能进行考察,发现掺杂型W-MCM-41催化剂重复使用8次之后,仍具有较高活性。在获得适宜催化剂的基础上,进一步优化氧化水解的反应条件,并探索反应路径。考察了反应温度、反应时间、氧化剂用量、催化剂用量、溶剂用量等条件对油酸甲酯转化率和9,10-二羟基硬脂酸甲酯收率的影响。获得适宜的反应温度、反应时间、H_2O_2/原料(摩尔比)、催化剂/原料(质量比)和t-Bu OH/原料(质量比)分别为80℃,1.5 h,2.5、0.03和2。在此条件下,油酸甲酯转化率达到99%,9,10-二羟基硬脂酸甲酯收率达到79%。

        最后,采用溶剂冷冻结晶法,对目标产物9,10-二羟基硬脂酸甲酯进行分离纯化,考察了冷冻温度、冷冻时间、溶剂用量、溶剂类型等因素对产物收率和纯度的影响。最终得出在使用乙酸乙酯作为溶剂,5℃下冷冻8 h,溶剂/混合产物体积比为3:1时,可获得70%以上的产物收率,同时最高纯度可达99%以上。

吴才波

浙江工业大学

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