1、黄山学院本科毕业论文目录1引言211对羟基肉桂酸合成的改进3111传统催化方法3112新型离子液体催化剂的特点321试剂与仪器422实验原理423实验方法与步骤5231离子液体催化剂的制备5232实验步骤5233产率的计算53实验结果与讨论531单因素变化对酯化率的影响6311催化剂种类对产率的影响6312反应温度比对实验结果的影响8313催化剂的用量对实验结果的影响9314反应物的物质量之比对实验结果的影响932BOXBEHNKEN设计效应面法优化合成条件10321实验数据与结果10322二项式方程数学模型拟合12323效应面优化与验证实验13分析154结论16参考文献17致谢18黄山学院本
2、科毕业论文1对羟基肉桂酸的催化合成条件的研究摘要以对羟基苯甲醛和丙二酸为原料合成对羟基肉桂酸，通过试验研究了催化剂种类、反应时间、反应温度、反应物摩尔比、催化剂用量等条件对反应的影响。实验结果表明最佳条件为离子液体作为催化剂，其用量为1ML，丙二酸与对羟基苯甲醛摩尔比为151，反应时间60MIN，反应温度85。该条件下其产率可以高达8738。该方法工艺简单，反应所用的时间较短，反应所需的温度便于控制，催化剂可回收再利用，用于工业生产中可以带来较高的收益。关键词对羟基肉桂酸；丙二酸；对羟基苯甲醛；离子液体；合成黄山学院本科毕业论文2STADYONPHYDROXYCINNAMICACIDCATAL
3、YTICSYNTHESISCONDITIONABSTRACTUSINGOFHYDROXYBENZALDEHYDEANDMALONICACIDASARAWMATERIALFORTHESYNTHESISOFHYDROXYCINNAMICACID,THROUGHTHEEXPERIMENTSTUDYTHEEFFECTOFKINDSOFCATALYST,REACTIONTIME,REACTIONTEMPERATURE,MOLARRATIOOFREACTANTS,AMOUNTOFCATALYST,ANDSOONTHEREACTIONTHEEXPERIMENTALRESULTSSHOWEDTHATTHEOP
4、TIMUMCONDITIONSWEREIONICLIQUIDASTHECATALYST,THEDOSAGEOF1ML,PROPYLENEACIDANDTHEMOLARRATIOOF151,REACTIONTIME60MIN,REACTIONTEMPERATURE85UNDERTHISCONDITION,THEYIELDCANBEASHIGHAS8738THEMETHODISSIMPLE,THEREACTIONTIMEISSHORTER,THETEMPERATUREOFTHEREACTIONISEASYTOBECONTROLLED,THECATALYSTCANBERECYCLEDANDUSEDF
5、ORINDUSTRIALPRODUCTION,WHICHCANBRINGHIGHERRETURNSKEYWORDSTHESYNTHESISOFHYDROXYLCINNAMONACIDPROPYLENEACIDFORMALDEHYDEIONICLIQUID1引言对羟基肉桂酸是一种呈白色或淡黄色的粉末状物体，在医学、农药、化工方黄山学院本科毕业论文3面有重要的应用。医药方面，可用于祛痰新药杜鹃素的合成。用作生产冠心病治疗药物可心定的中间体，以及用于制造局部麻醉剂、杀菌剂和止血药等；农业方面在农药行业用于生产植物生长促进剂、长效杀菌剂和果蔬保鲜防腐剂。化妆品方面，用在化妆品里面抑制黑色素的生成。化工
6、方面，对羟基肉桂酸是很重要的香精香料。还是一种强效的导电材料，在液晶显示器工业中近年来研究广泛。作为一种重要的化工原料，对羟基肉桂酸的合成条件的研究直接关系到对羟基肉桂酸的产率，据有关广阔的市场前景。近年来，对羟基肉桂酸在医学上和化妆品等的用途体现出来，对羟基肉桂酸对酪氨酸酶具有明显的抑制作用,可抑制酪氨酸酶单酚酶的稳态活力和二酚酶活力，络氨酸酶是合成黑色素的关键酶，抑制络氨酸酶对美白化妆品等的作用显而易见。在医学上，阿魏酸和对羟基肉桂酸通过多种机制发挥抗肿瘤作用，抑制一氧化氮合酶和清除氧自由基等，从而影响肿瘤细胞凋亡、侵袭、转移等，因此研究肉桂酸的合成条件，在医学上，工业上都有很大的发展潜力
7、和应用前景。选择出最好的反应条件以及最环保的反应方式也是国内外一致追求的合成对羟基肉桂酸的方式。11对羟基肉桂酸合成的改进111传统催化方法天然提取合成对羟基肉桂酸的产率很低，很难达到工业上的需求。金继曙等，采用以对羟基苯甲醛与丙二酸为原料,按照KNOEVENAGELDOEBNER反应合成了对羟基肉桂酸，但是反应的产率仅为50，KNOEVENAGELDOEBNER反应法是通过对羟基苯甲醛与苯二酸为原料，在吡啶的弱碱性催化下缩合得到对羟基肉桂酸。许敬英，杨志国等，采用了微波合成以对羟基苯甲醛、丙二酸为原料，甲苯、吡啶作为溶剂,苯胺作催化剂合成了对香豆酸，产率可以达到7276。112新型离子液体催
8、化剂的特点离子液体具有很多突出的优点1呈液体的温度区间大,部分离子液体的熔点甚至低于96,液程宽达40；（2）能溶解许多无机、有机、金属有机物和高分子材料等,而且溶解度很大,可以达到很高的浓度；（3）不易挥发,几乎没有蒸汽压,可以用于高温和高真空体系,且在实验过程中不会产生对人体有害和环境污染的气体；（4）较好的化学稳定性,大部分离子液体的热分解温度都在30以上；（5）较宽的电化学稳定电位窗口；（6）通过设计阴阳离子的结构可将其酸度调至超强酸；（7）密度大,可与某些溶剂形成两相或多相体系,易分相,适合用作催化剂、介质、分离溶剂或构成反应/分离耦合新体系。由于这些特殊的性质,离子液体与超临界CO
9、2和双水相一起构成三大绿色溶剂与催化介质,具有广阔的应用前景。离子黄山学院本科毕业论文4液体是一类新颖的溶剂,不仅能够代替挥发性有机溶剂广泛应用于电化学、合成、分离过程中,而且可以作为催化剂、支撑试剂应用于有机合成中,因此成为近年来化学化工领域的研究热点。用新型的离子液体催化剂催化合成对羟基肉桂酸的方法，不仅可以是催化剂的用量减少，而且催化剂可以完全回收，催化效率也比传统方法要高，对环境几乎没有污染。降低合成对羟基肉桂酸的成本的同时加快合成的速率，是一种新型的催化方法。2实验部分21试剂与仪器表31实验试剂表32实验仪器实验仪器仪器型号生产厂商智能恒温磁力搅拌器ZNCLS巩义市予华仪器有限责任
10、公司真空水循环泵SHZD巩义市予华仪器有限责任公司红外光谱仪NICOLET380美国尼高力公司马弗炉SX2512金坛市荣华仪器制造有限公司电子天平ELB2000日本岛津公司22实验原理NNOSOOSOOONNH2SO4SOOHONNOSOOOH实验试剂试剂纯度试剂生产厂商对羟基苯甲醛化学纯（CP）国药集团化学试剂有限公司丙二酸化学纯（CP）北京化工厂乙酸乙酯分析纯（AR）国药集团化学试剂有限公司1甲基咪唑分析纯（AR）上海晶纯试剂有限公司1,3丙磺酸内酯分析纯（AR）ALADDININDUSTRIALCORPORATION浓硫酸分析纯（AR）西陇化工有限公司吡啶苯胺环己烷分析纯（AR）分析纯（
11、AR）分析纯（AR）天津博迪化工股份有限公司国药集团化学试剂有限公司国药集团化学试剂有限公司黄山学院本科毕业论文5本实验原理即为1甲基咪唑与1,3丙磺酸内酯反应生成离子液体催化剂13磺酸丙基3甲基咪唑硫酸氢盐HSO3PMIMHSO4，在离子液体催化剂的催化条件下，对羟基苯甲醛与丙二酸发生缩合反应，生成对羟基肉桂酸，本实验利用了离子液体催化剂，使反应速率更快，产率更高。23实验方法与步骤本实验为多因素多水平实验，故采取响应面试验法可提高实验效率，是一种快速，经济的实验设计方法。实验的因素有催化剂种类、反应物摩尔比、反应时间、反应温度，催化剂有吡啶、吡啶与苯胺、离子液体催化剂，反应物的摩尔比分别为
12、11,、115、12，反应时间分别是40MIN、60MIN、80MIN，反应温度分别为80、85、90。231离子液体催化剂的制备称取183G1,3丙磺酸内酯、100ML乙酸乙酯加入到500ML的三口沙盘瓶内，装上滴液漏斗、温度计、磁力搅拌子，在水浴锅内加热升温，至50时缓慢滴加1甲基咪唑，滴加完毕后保持温度在7080，反应2H，减压抽滤，并用乙酸乙酯冲洗，置于100烘箱内干燥4H，得到白色固体为13磺酸基丙基3甲基咪唑盐（MIMPS）。称取102GMIMPS加入到250ML三口烧瓶中，加入50ML蒸馏水，室温下将30ML的浓硫酸缓慢加入到反应液中，水浴升温至90反应2H，旋转蒸发出去水分得到
13、的黄色粘稠状液体即为离子液体催化剂。232实验步骤实验过程按实验比例将对羟基苯甲醛和丙二酸加入到环己烷的溶剂中，放入有磁子搅拌器、温度计、和回流冷凝管的水浴锅的反应装置中，加热升温至反应温度后加入催化剂，反应至实验设计时间。干燥过程反应所得到的白色粉末状的固体，湿度较大，放入100的烘箱内，烘干1H得到的白色粉末状固体即为所要的产品。233产率的计算产率的测定待反应完成时，冷却至10左右，抽滤，用少量的环己烷淋洗，得到产物，干燥后称取产物的质量。产率实际质量理论质量1003实验结果与讨论OHCHOH2CCOOHCOOHOHCHCHCOOH离子液体加热回流黄山学院本科毕业论文631单因素变化对酯
14、化率的影响311催化剂种类产产率的影响分别使用吡啶、吡啶与苯胺、离子液体催化剂为催化剂，催化剂用量为1ML吡啶，05ML和05ML苯胺，1ML离子液体，在烧瓶中依次加入122G（001MOL）对羟基苯甲醛、116G（0015MOL）丙二酸和10ML环己烷作为溶剂，在反应温度为85，反应时间为1小时，研究催化剂种类对产率的影响。表31催化剂种类对产率的影响序号催化剂种类产率/1吡啶44212吡啶与苯胺59823离子液体8661图31催化剂种类对实验结果的影响由以上图表可知在其他条件相同的情况下，单一的吡啶作为催化剂催化时的产率是4421，当使用吡啶与苯胺同时作为催化剂时，催化效果达到5982。离
15、子液体的催化效率最好，达到8661，可见离子液体的催化效率最高。312反应时间对产率的影响固定对羟基苯甲醛和丙二酸的物质量比为115，离子液体为催化剂，催化剂用量1ML，反应温度为85，改变反应时间，对产率的影响。黄山学院本科毕业论文7表32反应时间比对实验结果的影响序号反应时间/MIN产率/14079122608664380820141008119图32反应时间比对实验结果的影响由以上图表可知，当反应时间为40MIN时反应的产率为7912，当反应时间为60MIN时，反应的产率到达了最高点为8664，随着反应时间的延长，副反应开始发生，80MIN时产率为8201，100MIN时为8119，可以
16、得到60MIN为应的最佳时间。313反应温度对产率的影响固定反应时间为1H，对羟基苯甲醛和丙二酸摩尔比为115，离子液体为催化剂，催化剂用量为1ML研究温度的改变对产率的影响。表33反应温度对实验结果的影响序号反应温度/产率/180831828586893908247黄山学院本科毕业论文84958001图33反应温度比对实验结果的影响由以上图表可知当反应温度为80时，产率为8318，随着温度的上升，到达85时为8689，产率几乎达到了最大值。在随着温度的上升，产率逐渐变小，可以得到85是反应的最佳反应温度。314催化剂用量对产率的影响固定对羟基苯甲醛和丙二酸摩尔比为115应时间为1H，反应温度
17、为85，观察催化剂用量对产率的影响。表34催化剂用量对实验结果的影响序号催化剂用量（ML）产率1057812210867431586684208665黄山学院本科毕业论文9图33催化剂用量对实验结果的影响图34催化剂的用量对实验结果的影响由上图可知，当催化剂的用量为05ML时，反应的产率为7812，增加至1ML时，反应的产率为8674，随着催化剂的增加，产率趋于平稳。催化剂的用量为15ML，2ML时，产率几乎不再改变，可以得到最佳的催化剂的用量为10ML。315反应物摩尔比对产率的影响固定反应时间为1H，反应温度为85，催化剂的用量为1ML，改变反应物的物质量之比，得到的结果如下。表34反应物
18、的物质量之比对实验结果的影响序号丙二酸对羟基苯甲醛产率黄山学院本科毕业论文10105165022118329315186924218621图34反应物的物质量之比对实验结果的影响由上图可知，当丙二酸和对羟基苯甲醛的物质量之比为051是，反应的产率较低，为6502，当两者物质量之比为11时，反应的产率是8329，当两者比为115，几乎达到了最大值，产率为8692，当两者比为21时，产率趋于不变。所以可以得到，最佳的物质量之比为丙二酸对羟基苯甲醛151。32BOXBEHNKEN设计效应面法优化合成条件321实验数据与结果对羟基肉桂酸在催化合成的过程中，反应物的摩尔比、反应时间、反应温度、催化剂的用
19、量均会对产率产生影响，故把这四个因素同时作为考察因素。实验的影响因素和水平表见表35。表35因素与水平表水平实验因素A反应物的摩尔比B反应时间C反应温度/D催化剂用量黄山学院本科毕业论文11/MIN/ML111408005015160851121809015表37BOXBEHNKENS实验数据与结果编号A反应物摩尔比/1B反应时间/MIND催化剂用量/ML产率/1232152406060115177218418822441801780256715151808040051518033820178568156018674915801837810154017711111213141516171819
20、2021222324252615151152015152015151520151151606060606040806060404080606060601115051511051150510511518664865176328064821478918431814686897912765381248045824584218014黄山学院本科毕业论文12322二项式方程数学模型拟合完成效应面法随机设计29组实验，分别将产率填入表中。得到上表37，利用软件DESIGNEXPERT806对实验数据（A、B、C、D）进行拟合分析，得到二项式方程拟合Y8674104A185B106C077D114AB040
21、AC092AD023BD004CD368A243B2127C231D2R209007）；多元线性回归方程Y8598052A0071B184C272DR208824）；比较两者R2大小，二项式方程拟合理想。通过删除不显著因素T，可将二项式方程拟合简化为Y8674104A185B016C077D368A243B2127C231D2R208648）；322二项式方程数学模型拟合完成效应面法随机设计29组实验，分别将产率填入表中。得到上表37，利用软件DESIGNEXPERT806对实验数据（A、B、C、D）进行拟合分析，得到二项式方程拟合Y8588052A0071B184C272D019ABAC03
22、AD0055BC025CD329A2157B235C2357D2R209376）；多元线性回归方程Y8598052A0071B184C272DR208916）；比较两者R2大小，二项式方程拟合理想。通过删除不显著因素T，可将二项式方程拟合简化为Y8588052A0071B184C272D329A2157B235C2357D2R209226）；表38回归方程的方差分析方差来源平方和自由度均方F值P值PROFMODEL2711014193690700001A反应物摩尔比12901129060400276B反应时间412614126193200006C反应温度033103301507015D催化剂用
23、量713171333400890AB52215222450140227282915126060601051869279328296黄山学院本科毕业论文13AC063106303005949AD339133915902285BC136113606404386BD0211021009707601CD64000E003164000E0032998E00309571A2878818788411600001B211977111977561000001C210391103948700446D2623216232291900001残差298914213失拟性2977102981010900002纯误差012
24、40059总差3009928注非常显著P001，显著P005由上表方差分析不难得出醇酸摩尔比、催化剂用量、反应温度、反应时间对肉桂酸异丙酯合成反应产率具有非常显著的影响，同时失拟效果不显著，其他因素对实验干扰可忽略不计。因此，效应面法具有较好的预测指导性。323效应面优化与验证实验利用BOXBEHNKEN软件，绘制了各因素对肉桂酸异丙酯收率影响的效应面和等高线图，结果见图6图8。如果一个效应曲面的坡度较平缓，表明随着处理条件的变化，效应值变化较小；而如果一个效应曲面的坡度较陡峭，表明随着处理条件的变化，效应值变化较大。黄山学院本科毕业论文14反应时间和反应物摩尔比对产率影响的效应面图反应时间和
25、反应物摩尔比对产率影响的效应面图催化剂用量和反应物摩尔比对产率影响的效应面图黄山学院本科毕业论文15反应时间和反应摩尔比对产率的影响的2D效应面图由上图可知，反应温度和醇酸摩尔比、反应时间和反应物摩尔比、催化剂用量和醇酸摩尔比等两两因素的交互作用呈山丘形曲面，表明各交互作用对效应值有明显影响。从等高线的疏密度可以判断出，反应物摩尔比对效应值的影响大于反应温度、反应物摩尔比对效应值的影响大于催化剂用量。综上所述，离子液体对肉桂酸异丙酯收率影响的影响最大。通过计算，得到的最佳工艺条件为反应物摩尔比为151、反应温度85、催化剂用量为1ML、反应时间为60MIN。在此条件下，进行验证实验，实际测得的
26、得率为8738，实测值与预测值相对误差1，说明回归模型拟合度高。分析经KBR压片法测壬二酸二辛酯的红外光谱，其红外光谱图见图35。黄山学院本科毕业论文16图35对羟基肉桂酸的红外光谱图由图可知，主要的官能团为338827为OH基，167205为CO键，162828为反式CC双键，160205,144798，151217为苯环，83157为对二取代苯，97843为反式双键，同时以上测定结果与文献报道的对羟基肉桂酸的红外谱图的最大吸收峰结果相一致。通过对比文献的红外光谱图可以得到，反应的产物是对羟基肉桂酸。4结论以丙二酸和对羟基苯甲醛为原料，经过单因素和响应面分析，实验结果表明，其最佳的反应条件为
27、用离子液体催化剂，环己烷为溶剂，催化剂量为1ML，反应物摩尔比丙二酸对羟基苯甲醛15，反应时间60MIN，反应温度85，其酯化率可达8738。反应物经抽滤淋洗干燥可以得到。该路线具有成本便宜、操作简单、生产工艺简单、收率高等特点，极其适合于工业化生产。由极差和方差分析可以得出反应物摩尔比对对羟基肉桂酸的差率的影响最黄山学院本科毕业论文17大，当反应物摩尔比为151时酯化产率最高。其次分别为反应温度、催化剂用量和反应时间。参考文献（1）许敬英,杨志国，王鹏飞等微波合成对香豆酸的工艺研究J科技与开发,2006,1043133（2）金继曙,都述虎海金沙草利胆有效成分对香豆酸及其衍生物对甲氧基桂皮酸的
28、合成J中草药,1994,256330（3）王磊，谢益民，刘洋对羟基肉桂酸的合成及工艺条件优化J,化学试剂,2009,312,131134154（4）吴锦明，沈爱宝，汤艳峰对羟基肉桂酸合成新工艺J,现代化工,2012,32（9）4042（5）龚盛昭,邓相庆,李仕梅,对羟基肉桂酸抑制酪氨酸酶活性的动力学研究J,日用化学工业,2006，363159161（6）王志强等,新型法尼基硫代水杨酸/羟基肉桂酸偶联物的合成及其抗肿瘤活性J,中国药科大学学报，2014，454392399（7）THEMERCKINDEXM11THEDMERCKCO,INC,19892561（8）周芳,赵鑫,宫婕,等响应面法优化微
29、波辅助提取红皮云杉多酚工艺食品工业科技,2014,1035275283（9）石月丹,刘春光,徐凛然,等功能化酸性离子液体绿色合成酯及理论研究分子科黄山学院本科毕业论文18学学报,2013,292166170（10）夏海虹，蒋剑春，徐俊明，等微波加热促进离子液体催化合成柠檬酸三丁酯及其性能J中国林业科学研究院林产化学工业研究所，2014,33（4）982984致谢行文至此，我的这篇论文已接近尾声；岁月如梭，我四年的大学时光也即将敲响结束的钟声。离别在即，站在人生的又一个转折点上，心中难免思绪万千，一种感恩之情油然而生。生我者父母。感谢生我养我，含辛茹苦的父母。是你们，为我的学习创造了条件；是你们
30、，一如既往的站在我的身后默默的支持着我。没有你们就不会有我的今天。谢谢你们，我的父亲母亲在这四年中，老师的谆谆教导、同学的互帮互助使我在专业技术和为人处事方面都得到了很大的提高。感谢G学院在我四年的大学生活当中对我的教育与培养，感谢GG学院化学化工学院的所有专业老师，没有你们的辛勤劳动，就没有我们今日的满载而归，感谢大学四年曾经帮助过我的所有同学。在制作毕业设计过程中我曾经向老师们和同学们请教过不少的问题，老师们的热情解答和同学黄山学院本科毕业论文19们的热心帮助才使我的毕业设计能较为顺利的完成。在此我向你们表示最衷心的感谢最后，衷心地感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师JG2015年5月19日
