（化學(xué)工藝專業(yè)論文）脫氫樅酸單離及其溶解度的測定.pdf

脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 摘要 脫氫樅酸是歧化松香的主要化學(xué)成分，具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、 抗?jié)兊榷喾N生物活性，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、表面活性劑及其它精細化學(xué)品制 備方面也有廣泛的用途。由于歧化松香含有的樹脂酸化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，難以 用物理方法分離出單體樹脂酸，因而歧化松香一直以混合的形式應(yīng)用于工 業(yè)生產(chǎn)，局限了脫氫樅酸的用途。本文所研究的內(nèi)容有助于改善目前松香 樹脂酸及其改性產(chǎn)品的開發(fā)，具有重要的現(xiàn)實意義和一定的經(jīng)濟社會效益。 主要研究內(nèi)容有： 采用1 1 0 2 型氣相色譜儀、b p 5 石英毛細管色譜柱分析原料和產(chǎn)品的組 成，確定其g c 條件為：柱前壓：o 0 7 m a ；空氣流量：3 0 0i n l m i i l ；載氣 及流量：氮氣，4 5m l m i n ；氫氣流量：3 0m i m i n ；分流比：5 0 ：1 ；尾吹 流量：2 4m i ，m i n ；檢測器溫度：5 2 3 k ；汽化室溫度：5 2 3 k ；進樣量：l 止； 柱溫為二階程序升溫：4 2 3 k 型馬4 8 3 k 鯊馬5 2 3 k 。 在進行脫氫樅酸的單離及其方法比較中，以歧化松香為原料、氣相色 譜為分析手段進行了脫氫樅酸單離方法的比較。分別采用胺化法、皂化法 和超聲波強化胺化反應(yīng)結(jié)晶耦合法單離脫氫樅酸，并對不同的歧化松香原 料進行了單離脫氫樅酸的研究，結(jié)果表明，采用自制的歧化松香為原料， 超聲波強化胺化反應(yīng)結(jié)晶耦合法在4 0 時單離脫氫樅酸的效果最好，純度 達9 9 9 9 ，收率達5 5 3 7 ，并用g c 、u v 、i r 、熔點儀和旋光儀對所制 備的高純度脫氫樅酸進行了分析鑒定，實驗值與文獻值基本一致。7 采用帶數(shù)顯恒溫槽的可控升溫速率的溶解度測定裝置，測定固液相平 衡數(shù)據(jù)。用合成法測定了溫度范圍為2 8 3 6 0 k 一3 2 4 2 5 k 之間脫氫樅酸在無 水乙醇以及9 5 乙醇、8 5 乙醇、7 5 乙醇等4 個體系的溶解度數(shù)據(jù)，所測 體系的溶解度數(shù)據(jù)均未見文獻報道。 關(guān)鍵詞：脫氫樅酸歧化松香單離溶解度 i s o l a t i o no fd e h y d r o a b i e t i ca c i da n di t s s o l u b i l i t ym e a s u r e m e n t a b s t r a c t d e h y d r o a b i e t i ca c i dw a s 廿1 em a i nc o r n p o n e n to ft 1 1 ed i s p r o p o n i o n a t e dr o s i i l ， i tw 弱a p p l i e dt om e d i c m e ，p e s t i c i d e ，s u r f a c t a n ta i l d 也ep r 印a r a t i o no ff m e c h e m i c a l se t c d u et om e i rw i d er a n g eo fv e r s a t i l e ，s i 鰣f i c a n tb i o a c t i v i t i e sa s a 1 1 t i b a ( 炮r i a l ，a n t i v i r u s ，a n t i c a n c e r a n t i - u l c e r h 0 w e v e r b e c a u s em er e s i i la c i d h a ds i m i l a rc h e m i c a ls t r u c t u - i e sa 1 1 di t 、v a sv e r yh a r dt oi s o l a t et h em o n o s o m e r e s i l la c i dw i t l lm ep h y s i c a lm e t l l o d t h e r e f o r e ，i tw 嬲0 1 1 l y 印p l i e dt 0m e i n d u s t r i a lp r o d u c t i o na sam i x t u r ew h i c hl i m i t e di t sa p p l i c a t i o ni i lo t h e rf i e l d s 1 1 1 i sp 印e rc a ni i l c r e a s ei t se c o n o m i cv a l u ea 1 1 d 印p l i c a t i o n 丘e l d si i li m p r o v i n g t 1 1 ee x p l o i t a t i o no ft 1 1 er o s i i la c i d s 鋤di t sm o d i f i e dp r o d u c t s t h i sp 印e rc o v e r s t l l ec o n t e n t sa sf 0 l l o w s ： t h em a t e r i a l sa i l dp r o d u c t sw e r ea 1 1 a l y z e db yg 嬲c m a t o 鯽h ，u s i i l gb p 5b o n e d p h a s e ，m s e ds i l i c ac a p i l l 叫c o l u i 】m ( 3 om o 3 2m m o 2 5 岬) ，m eg a s c l u _ o m a t o 鯽h yc o n d i t i o n sh a v eb e e nc o n s i d e r e d ，t h ep r e s s u r eb e f o r ec o l 姍 1 i l w 豁o 0 7 m 1 1 1 ef l o wm t e so fh y d r o g e ng a sa 1 1 da i rw e r e3 0 n l l m i na n d 3 o o m l m i n ，r e s p e c t i v e l y n i t r o g e nw 藥u s e da sg a sc a r r i e r w i t han o w r a t eo f 4 5 m l m i n ，a n d 1 ep l i tf l o wr a t i ow 硒s e ta t5 0 ：1 t h ef l o wr a t eo f t a i lg a sw 嬲 m 2 4 m l 珥i n ，t e i n p e r a t u r eo f c h e c km a c h i l l ew a s5 3 3 k ，m e t e m p e r a 向1 1 eo fi n j e c t o r a n dd e t e c t o rw a s5 3 3 km ea m o u n to fi 匈e c t e dm a t e r i a lw 嬲1 o “l(fā) t h e t e m p e r a n l | ep r 0 筍a mw a s a sf o l l o w s ：4 2 3 kf o rom i n ，也e n3 0 k m i nt 04 8 3 k a 1 1 df i n a l l y2 ，m i i l t 05 2 3 k 1 1 1t l l e c o i n p a r i s o no fm e t h o d sf o ri s 0 1 a t i o no fd e h y d r o a b i e t i ca c i 也t 1 1 e c o n l p 撕s o no fm e 燦d sf o ri s o l a t i o no fd e h y d r o a b i e t i ca c i dw a sc a r r i e do 此 u s i n gd i s p r o p o r t i o n a t e dr o s i n 鵲r a wm a t i e r i a la n dg c 觴m ea n a l y t i cm e t h o d d e h y d r o a b i e t i ca c i d 、視si s o l a t e d 自o md i s p r 叩o r t i o n a t e dr o s i i lb ym e t h o d so f a m i n a t i o n ，s a p o l l i f i c a t i o n 觚d 鋤i n a t i 芏1 9r e a c t i o n c d r s t a l l i z a t i o ne n h a l l c e dw i t h u l t r a s o m cw a v er e s p e c t i v e l ya n dt 1 1 es t u d i e so fi s 0 1 a t i i 塢d e h y d r o a b i e t i ca c i d 舶md i 位r e ml 【i n d so fd i s p r o p o r t i o n a t e dr o s i n sh a v eb e e ni n v e s t i g a t e d 1 1 1 e r e s u l t ss h o w e dt 1 1 a tn l em e m o do f 砌n a t i n gr e a c t i o n c 巧s t a l l i z a t i o ne n h a n c e d w i t l lu l 艦s o m cw a v ew a st 1 1 eb e s tt 0i s o l a t em ed e h y 出o a b i e t i ca c i d 丘o mt h e s e l f m a d ed i s p r o p o r t i o n a t e dr o s i i la tt 1 1 et e r n p e r a n 】1 eo f4 0 ，a n dt l l ep u r i 夠o f d e h y d r o a b i e t i ca c i dp r e p a r e dw 弱9 9 9 9 ，t 1 1 ey i e l do fd e h y d r o a b i e t i ca c i dw a s 5 5 3 7 t h eh i 曲p u r i t ) rd e h y d r o a b i e t i ca c i dp r e p a r e dh a v eb e e na n a l y z e da 1 1 d c o n f i n n e db yg c ，u vr m e l 血gp o i n t 洫s t r u m e ma n dp o l 撕m e t e r 髂w e l l ，獅d t 1 1 er e s u l t sa r ei i la g r e e m e n t w i t l l t h ev a l u e s 證l i t e 咖 t h es o l u b i l i t i e so fd e h y d r o a b i “ca c i di nf o u rs o l v e n t so fa b s o l u t ee m a l l o l ， 9 5 e t h a l l o l ，8 5 e t h a i l 0 1 ，a i l d7 5 e m a l l o lw e r em e s t i g a t e da tm e t e i n p e r a ：t u r e s6 的m2 8 3 6 0 kt o3 2 4 2 5 kw i ms ) ，r l m e s i sm e t h o da i l du s i n gt 1 1 e d i g “a l c o n s t 觚tt e m p e r a t u r eb a t h t h e s ed a _ t aw e r en o tr e p o r t e d 證。也e r d o c u m e n t s k e y w o r d s ：d e h y d r o a b i e t i ca c i d ；d i s p r 叩o m o n a t e dr o s i i l ；i s o l a t i o n ； s o l u b i l i 夠 v 廣西大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人聲明：所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師指導(dǎo)下完成的，研究工作所取得的成果和相 關(guān)知識產(chǎn)權(quán)屬廣西大學(xué)所有，本人保證不以其它單位為第一署名單位發(fā)表或使用本論文 的研究內(nèi)容。除已注明部分外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表過的研究成果，也不包含 本人為獲得其它學(xué)位而使用過的內(nèi)容。對本文的研究工作提供過重要幫助的個人和集 體，均已在論文中明確說明并致謝。 論文作者簽名：殄再夠吩年6 月篁日 學(xué)位論文使用授權(quán)說明 本人完全了解廣西大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即： 按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本： 學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)； 學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文； 在不以贏利為目的的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 請選擇發(fā)布時間： 囫即時發(fā)布口解密后發(fā)布 ( 保密論文需注明，并在解密后遵守此規(guī)定) 論文作者躲陌協(xié)導(dǎo)師繇p 塢坼6 月婦 廣西大掌碩士掌位論文脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 1 1 引言 第一章緒論 脫氫樅酸也稱去氫樅酸或脫氫松香酸，是一種生物活性物質(zhì)，是歧化松香的主要化 學(xué)成分，含量一般為5 0 6 0 。歧化松香是松香的大宗改性產(chǎn)品之一，一直以來主要 以混合物形式直接用作合成橡膠工業(yè)的乳化劑。脫氫樅酸的用途非常廣泛，它的性質(zhì)穩(wěn) 定，比旋廣度較大，具有光學(xué)活性，不僅可以直接用作外消旋化合物的拆分，還可以用 它開發(fā)一些光學(xué)純化學(xué)試劑和光學(xué)純相轉(zhuǎn)移催化劑。但一直以來，脫氫樅酸僅以歧化松 香的一種混合物形式應(yīng)用于合成橡膠生產(chǎn)作乳化劑，近年來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)將其從歧化松香中 單離純化【1 1 可以成為合成生物活性化合物的原料【2 】，在醫(yī)藥【3 5 1 、農(nóng)藥網(wǎng)、表面活性劑 【7 1 0 1 和其它精細化學(xué)品制備方面【1 1 1 2 】也有廣泛的用途。韓春蕊等【1 3 】綜述了樅酸和脫氫樅 酸生物活性衍生物的研究進展，指出國內(nèi)對具有生物活性松香衍生物的研究較少。為了 拓寬松香及其改性產(chǎn)品的用途，關(guān)鍵是要克服產(chǎn)品自身存在的缺點，將松香產(chǎn)品中含有 的樹脂酸進行分離純化，使之成為化學(xué)合成的原料。因此，研究脫氫樅酸單離方法和對。 其進行溶解的測定，選擇合適的溶劑，以提高脫氫樅酸的得率和收率，降低單離脫氫樅 酸的生產(chǎn)成本，對脫氫樅酸大量用于工業(yè)原料拓寬歧化松香的用途有重要的意義。 中國是松香生產(chǎn)大國，脂松香年產(chǎn)5 0 0 0 0 優(yōu)以上，居世界首位，是國際上重要的松 香供應(yīng)副1 4 1 ，而廣西的松香松節(jié)油產(chǎn)量占全國的4 0 一6 0 ，但目前大部分松香松節(jié)油 均以初級產(chǎn)品供應(yīng)市場，價值較低【1 5 1 。中國是松香松節(jié)油的主要出口國，但經(jīng)濟效益很 差，而美國以松香松節(jié)油為原料加工成一系列產(chǎn)品，價格成百倍地增長。2 0 0 4 年1 1 月 在廣西北海召開了首屆中國農(nóng)業(yè)原子經(jīng)濟會議，會上專家指出目前農(nóng)副產(chǎn)品原子的實際 轉(zhuǎn)化率不到五分之一，并描述了一幅原子層面上通過綠色化學(xué)開發(fā)農(nóng)產(chǎn)品價值的圖景， 比如一枚不到4 角錢的雞蛋，如果將它的殼做成鈣片，蛋白提煉溶菌酶，蛋黃提煉免疫 球蛋白和生產(chǎn)醋蛋口服液，價值將增至3 8 元，提高整整1 0 0 倍。松香產(chǎn)品長期以來大 都以混合物的形式來使用，僅能利用其中一部分化學(xué)成分，而另一部分則被浪費掉，同 時還會造成一定的環(huán)境污染問題。比如美國s c m 公司用松節(jié)油為原料生產(chǎn)的萜烯類化 學(xué)產(chǎn)品達7 0 多種；尤利康普公司b b a 分部生產(chǎn)人造檀香、芳樟醇、橙花醇、二氫月桂 ，烯和維生素系列產(chǎn)品，它們的年銷售額高達數(shù)十億美元【1 6 】。隨著石油等一次性資源的逐 脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 漸枯竭以及人類環(huán)境保護意識的普遍提高的大背景下，利用松香等可再生的天然資源代 替石油來發(fā)展精細化工合成綠色環(huán)保型化學(xué)品，正日益受到重視，是二十一世紀化學(xué)工 業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要方向之一。因此，研究脫氫樅酸單離的方法和機理及其在不同溶劑 中的溶解度，深入了解脫氫樅酸的物理化學(xué)特性，促使松香成為綠色化學(xué)合成的“新基 石”，增加其經(jīng)濟價值和應(yīng)用領(lǐng)域，意義十分重大。 1 2 脫氫樅酸單離與應(yīng)用研究進展 1 2 1 歧化松香及其性能 歧化松香( d i s p r o p o r t i o n a t e dr o s 證) 由松香發(fā)生催化歧化反應(yīng)制得，是目前改性松 香產(chǎn)品中產(chǎn)量最大的品種之一，它是以雙鍵為反應(yīng)活性中心經(jīng)過歧化反應(yīng)而得到的松香 樹脂酸分子間氫異構(gòu)重排的產(chǎn)物，具有脂環(huán)和芳環(huán)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，歧化反應(yīng)是指一個或多 個氫原子從一個分子轉(zhuǎn)移到另一個分子( 相同或不相同的) 的過程。岐化松香是樅酸型 樹脂酸的共扼雙健在催化劑作用下，于一定的溫度和壓力下發(fā)生岐化反應(yīng)脫去一分子氫 形成含有一個苯環(huán)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的去氫樅酸，即脫氫樅酸。其分子式為： 由于岐化過程中常常伴隨有加氫反應(yīng)，因此，岐化松香中也含有一定量的二氫、四 氫樹脂酸。反應(yīng)方程式如下【1 2 】： 2 廣西大掌碩士掌位論文脫氫樅酸簟離及其溶解度的測定 氫樅酸 氫樅酸 氫樅酸 可見，歧化松香是脫氫樅酸( c 1 9 h 2 7 c o o h ) 、二氫樅酸( c 1 9 h 3 l c o o h ) 和四氫樅 酸( c 1 9 h 3 3 c o o h ) 及少量中性物的混合物，其主要成分為脫氫樅酸。由于消除了共轆 雙鍵的影響，岐化松香同樣具有較強的抗氧化性，在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，其性能特點是抗 氧化性能好、脆性小、熱穩(wěn)定性高、顏色淺等特點，歧化松香的傳統(tǒng)用途是直接以混合 物的形式用于工業(yè)生產(chǎn)，目前主要用于橡膠工業(yè)，作為丁二烯和苯乙烯合成丁苯橡膠的 乳化劑。使用歧化松香作丁苯橡膠的乳化劑時，一般先制成松香鉀皂。它不僅不影響乳 液聚合的速度而且還可以改善合成橡膠的物理力學(xué)指標，如耐熱強度可提高2 5 ，而磨 強度及抗撕裂強度均較普通丁苯橡膠好，如果使用這種橡膠制成輪胎時，可提高輪胎的 行駛里程【l 。7 1 。此外歧化松香還大量用于制造水溶性壓敏膠黏劑，制成的壓敏膠對紙、布、 木材、玻璃、陶瓷、合成樹脂及金屬均有黏結(jié)作用【1 2 】。歧化松香堿金屬皂和二聚脂肪酸 的混合物可作為不飽和烴低溫水溶液聚合的乳化劑【1 2 1 。歧化松香可制備聚酯調(diào)色劑 【1 3 1 9 1 ，這種調(diào)節(jié)器色劑主要成分是非線性的酯和蠟，制得的調(diào)色劑可以形成靜電影像用 于電子攝像。此外歧化松香的鉀鹽還可用于制備穩(wěn)定的氧化抑制劑網(wǎng)。近年來發(fā)現(xiàn)其主要 成分一脫氫樅酸可作為生產(chǎn)生理活性材料的原料，還具有光學(xué)活性，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、化 學(xué)、光學(xué)中具有潛在的應(yīng)用價值【2 】。 脫氫勃陡單離及其溶解度的測定 1 2 2 脫氫樅酸制備研究進展 脫氫樅酸又稱脫氫松香酸、去氫樅酸( d e h y d r o a b i 舐c 撕d ) ，是一種天然二萜類樹脂 酸，主要由松香經(jīng)過催化歧化后得到。它具有一定的生物活性，是歧化松香中的主要成 分。歧化松香的生產(chǎn)按處理原料方法的不同可分為熔融法和溶劑法。歧化松香中除了主 要成分脫氫樅酸外，還含有5 種二氫樹脂酸：8 一二氫海松酸，8 一二氫異海松酸，1 4 一 二氫海松酸， 1 4 一二氫異海松酸和8 一二氫樅酸；3 種四氫樅酸：9 d ，1 3 b 一四氫樅酸， 1 3 p 一四氫樅酸和1 8 b 一四氫樅酸【2 。這些氫化樹脂酸是同分異構(gòu)體，結(jié)構(gòu)相似，相互 之間發(fā)生復(fù)雜的異構(gòu)化轉(zhuǎn)化，且物理、化學(xué)性質(zhì)非常相近，其分子間力很相近則物性差 異較小，因而很難用普通的物理方法進行分離，傳統(tǒng)的方法是采用化學(xué)法進行分離。目 前脫氫樅酸的分離是采用胺鹽沉淀法，一般采用歧化松香為原料進行分離。傳統(tǒng)的脫氫 樅酸提純瞄】是采用歧化松香為原料，用乙醇溶解歧化松香，升溫至7 0 ，加入相當于 由酸值計算的松香樹脂酸摩爾含量的1 1 倍乙醇胺。隨后在7 0 8 0 下加適量水，熱溶 液用異辛烷萃取。溶液冷卻后收集晶體，由于二氫樹脂酸與脫氫樅酸胺鹽有共沉淀的趨 勢，所以用5 0 乙醇溶液進行脫氫樅酸乙醇胺鹽的重結(jié)晶數(shù)次，加入稀鹽酸酸化還原為 脫氫樅酸，然后用7 5 的乙醇溶液重結(jié)晶，得到高純度的脫氫樅酸。其化學(xué)方程式如下 所示瞄】： 歧化松香+ h ： n c h 2 c h 2 0 h _ 卜 乙醇胺 c i h 2 0 h 脫氫樅酸乙醇胺鹽 o h 脫氫樅酸乙醇胺鹽 脫氫樅酸 h a l b r o o k 等1 1 在歧化松香乙醇溶液中加入乙醇胺，后加入熱水，熱溶液以異辛烷萃 取得到脫氫樅酸的胺鹽結(jié)晶，用乙醇重結(jié)晶后以稀鹽酸酸化，以熱水洗滌最后用熱乙 4 廣西大學(xué)碩士學(xué)位論文脫氫樅酸簟離及其溶解度的測定 醇再結(jié)晶，減壓干燥得到純脫氫樅酸，得率為1 6 。f r e i k a 和z e i l i z e k 采用硫酸磺化法 分離得到脫氫樅酸剛。該工藝中采用濃硫酸作為反應(yīng)試劑，高溫磺化反應(yīng)生成磺基脫 氫樅酸晶體，然后再用5 0 的硫酸在油浴中加熱1 0 個小時使之水解得到脫氫樅酸。該 工藝時間長、對設(shè)備要求高、能耗大、費時費力。文獻資料也有報道用分級沉淀來分 離脫氫樅酸的。之后，1 9 9 5 年日本n a d a 等1 2 5 】運用超臨界色譜，色譜條件為：o d s 硅膠色譜柱，流動相為超臨界c 0 2 ，采用甲醇作為修飾劑成功分離了松香樹脂酸。該 法表明樅酸型的松香樹脂酸異構(gòu)體能夠很好的分離又不發(fā)生衍生化，尤其是酸酯化作 用。2 0 0 5 年斯洛伐克國家的學(xué)者b 0 矗0 垤等瞄】采用印? l c 、c 1 8 分離柱，流動相為 甲醇：水= 8 7 ：1 3 ( 含有0 0 5 的蟻酸) ，運用熒光分光光度計在線分析，成功從蜂膠 中分離得到脫氫樅酸和樅酸化合物。 由查閱的相關(guān)文獻來看，目前脫氫樅酸的分離主要還是沿用胺鹽冷凍結(jié)晶法，即脫 氫樅酸與胺類化合物反應(yīng)一冷凍結(jié)晶一溶劑反復(fù)重結(jié)晶_ 產(chǎn)品，但結(jié)果顯示，收率低， 成本高，這是由于這種方法的胺化反應(yīng)溫度為7 0 8 0 ，溫度過高使胺化反應(yīng)的選擇性 降低，生成的胺鹽雜質(zhì)多、結(jié)晶細，需要反復(fù)的重結(jié)晶才能得到單離的脫氫樅酸，步驟 多，損失大。因此，生產(chǎn)高純度脫氫樅酸應(yīng)從兩個方面入手，一方面是獲得高含量脫氫 樅酸的歧化松香為原料。導(dǎo)師陳小鵬【2 7 】等已經(jīng)發(fā)明專利：一種高含量脫氫樅酸的淺色歧 化松香和對傘花烴同時制造的方法，脫氫樅酸含量可達8 0 9 0 ，這將為從源頭解決高 純度脫氫樅酸制備的新思路提供原料來源。另一方面是改進胺鹽結(jié)晶分離方法并研究新 的分離方法。如測定脫氫樅酸在不同溶劑中的溶解度，尋找新的更有效的溶劑，嘗試其 他方法與反應(yīng)結(jié)晶的耦合，提高脫氫樅酸胺化作用的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)選擇性等都是值 得研究的反向瞄】。 1 2 3 脫氫樅酸的應(yīng)用研究進展 松香酸是一類具有三環(huán)菲骨架的二萜類一元酸的總稱，脫氫樅酸是從其中分離出的 一種天然產(chǎn)物，脫氫樅酸分子結(jié)構(gòu)中具有一個芳環(huán)的骨架，另一端帶有親水基團的羧基， 且脫氫樅酸具有性質(zhì)穩(wěn)定，抗氧化能力強，比旋光度較大等一些其它松香改性產(chǎn)品所不 具備的獨特理化性質(zhì)。 脫氫樅酸的分子中有3 個手性中心，可作為一種很好的手性原料用于選擇性合成 具有生物活性的天然化合物及其它有機化合物。脫氫樅酸含有羧基和芳環(huán)兩種反應(yīng)性 5 脫氫樅酸簟離及其溶解度的測定 基團，通過這兩種基團的反應(yīng)可進行各種改性。分子中的羧基比較活潑可以引進基團， 對羧基進行改性可以合成表面活性劑、手性衍生試劑與手性配體等；在芳環(huán)上進行各 種芳烴反應(yīng)，則為脫氫樅酸的進一步改性奠定了基礎(chǔ)，同時進行芳烴反應(yīng)后的產(chǎn)物本 身也有很好的應(yīng)用價值；而通過羧基和芳環(huán)的綜合改性，則進一步拓寬了脫氫樅酸的 應(yīng)用領(lǐng)域。同時由于脫氫樅酸是天然產(chǎn)物，所以由其合成的改性產(chǎn)品不但可以取代一 些我國短缺的石油化工產(chǎn)品，而且一般具有較好的生態(tài)性能，符合“綠色化學(xué)”的要求， 因此脫氫樅酸具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。 一直以來，脫氫樅酸是在歧化松香中以混合的形式應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，主要是在合 成橡膠方面的應(yīng)用，值得關(guān)注的是近年來陸續(xù)發(fā)現(xiàn)它單獨使用，因其具有抗菌、抗病 毒、抗腫瘤、抗?jié)兊榷喾N生物活性，在醫(yī)藥、農(nóng)藥、表面活性劑及其它精細化學(xué)品 制備方面也有廣泛的用途【1 3 捌。 脫氫樅酸分子的苯環(huán)上含有一個異丙基，且分子中有3 個手性中心：c 4 、c - _ 5 、 c 一1 0 ，而羧基恰好連在其中的一個手性碳原子上，獨特的結(jié)構(gòu)為脫氫樅酸提供了廣闊 的應(yīng)用空間，可作為手性拆分試劑【3 0 】，脫氫樅酸含有的三個手性碳原子，比旋光度大， 羧基可改造成活潑基團，而芳環(huán)又具有適于儀器檢測的特殊光譜性質(zhì)，這使得它不僅可 以直接用作外消旋化物的拆分，還可以用它開發(fā)一些光學(xué)純化學(xué)試劑。林東恩等【3 l 】將右 旋脫氫松香酸降解胺用于消旋反式菊酸的拆分中，二次拆分d 反式菊酸的光學(xué)純度可 達9 5 4 9 9 ；張靜夏等【3 】以脫氫樅酸為原料，制備脫氫松香酰氯，再通過c u r t i u s 反應(yīng)， 得到具有手性誘導(dǎo)作用右旋脫氫松香酸降解胺。童碧海等【3 2 】將1 2 一硝基脫異丙基去氫 樅酸甲酯還原后制得中間體順式1 2 一氨基脫異丙基化去氫樅酸甲酯，在濃硫酸作用下， 與無水甘油作用得到兩種喹琳衍生物。1 a t i 鋤等【1 5 】以1 2 一硝基脫異丙基去氫樅酸甲酯 為原料合成了可能具有抗菌或抗炎活性的苯葸 2 ，3 】去氫樅酸咪唑用以治療肺炎。 脫氫樅酸作為一種天然產(chǎn)物，本身具有一定的活性，而基于它結(jié)構(gòu)改造后得到的化 合物也可能有好的活性，在醫(yī)學(xué)上得到的廣泛的應(yīng)用。許多天然產(chǎn)物都與脫氫樅酸有著 相似或相近的結(jié)構(gòu)骨架，這種獨特的優(yōu)勢使它廣泛用作合成天然藥物的原料。例如脫氫 樅酸經(jīng)過氧化、重排、再氧化等【3 3 】反應(yīng)可合成3 o x - 0 s a p r i p a m q u i n o 鵬，它是中國民間用 于治療扁桃腺炎、腹泄痢疾、咽喉炎的紅根草的有效成份；s 鋤t o s 等瞰】發(fā)現(xiàn)當脫氫樅酸 加入到e r o d 中，能明顯提高肝臟微粒的e r o d 活性；一份美國專利【4 】稱樅酸、脫氫樅 酸的胺鹽衍生物能降低血清中的的膽固醇，減少動脈硬化的危險；阿根廷學(xué)者研究表明， 脫氫樅酸在鐮刀菌作用下可以羥基化，這種化合物有很好的醫(yī)用抗菌性【3 5 1 。日本田邊制 6 脫氫樅酸簟離及其溶解度的胡q 定 藥株式會社的小河貴裕等【3 6 】利用脫氫樅酸，合成出一種用于防治干眼病或由其引起疾病 的藥物磺基脫氫樅酸單鈉鹽，并且申請了中國發(fā)明專利；g i g 鋤t e 等p 刀將不同羧基衍生 物通過簡短步驟合成4 種不同c 1 8 基團的鄰苯二酚類化合物，對其生物活性測試表明其 甲酯衍生物的抗腫瘤、抗病毒、抗氧化活性甚至比c 鋤1 0 s i c a c i d 還好；j i p a 等利用脫氫 樅酸苯環(huán)上連有的異丙基基團，制得了抗老劑【3 羽。s e p u l v e d a 等【3 明叫在酰胺中引入雜原 子，合成了去氫樅酰胺噻唑的化合物，該類化合物具有優(yōu)良的保護胃的功能。 t s u t s u i n i 等【4 0 】報道以去氫樅氰為原料，經(jīng)氯甲基化、無機氰化物取代、瑞尼鎳還原 等反應(yīng)合成了去氫樅胺類衍生物，該衍生物具有良好的殺菌和防腐活性。懶等【4 l 】合 成的去氫樅胺芳環(huán)衍生物，這些化合物具有抗?jié)兓钚浴Ｃ摎錁核岬娜h(huán)菲骨架具有良 好的疏水性，而羧基又可以引入親水性基團，因此，脫氫樅酸可用于合成表面活性劑。 梁夢蘭等( 4 2 】以脫氫樅酸氨解成腈再還原后得到的產(chǎn)物脫氫樅胺為原料，合成了n ，n - 二甲基n 脫氫松香基氯化銨和n ，n ，n 三甲基n 脫氫松香基單甲酯胺，它們具有良 好的表面活性和良好的殺菌抑菌性能：王延等【4 3 】還以脫氫樅酸為原料通過與多烯多胺進 行?；?、環(huán)化合成了脫氫松香基咪唑啉，在酸性介質(zhì)中表現(xiàn)出了對碳鋼的優(yōu)良緩蝕性能； p e t e r 等【7 】由脫氫樅酸衍生物合成的表面活性劑有良好的潤濕，吸附，起泡等功能；趙淑 英m 、段文貴掣9 1 0 】合成了脫氫樅酸兩性表面活性劑；中國科學(xué)院的李春成等【4 5 1 使用歧 化松香中單離出脫氫樅酸制備了脫氫樅酸型聚丙烯成核劑，該成核劑無毒、無味，可以 提高聚丙烯的結(jié)晶溫度，加快結(jié)晶速率，并使聚丙烯的晶粒細微化，顯著提高聚丙烯的 力學(xué)性能和透光率。除此之外，去氫樅酸經(jīng)過氨解成腈再還原后得到的產(chǎn)物去氫樅胺， 去氫樅胺不僅本身具有殺菌等生物活性，其衍生物也具有多種生物活性。w i l k e r s o n 等 腳，4 7 j 合成了去氫樅胺的多種衍生物，這些化合物是磷脂酶一a 2 潛在的抗體，具有抑制 甲亢活性。 此外，張廣友等【4 8 】以去氫樅酸鈉鹽合成了n - ( 3 一去氫樅酰氧一2 一羥) 丙基， 三甲基氯化銨( d p t a c ) ，該化合物對格蘭氏陽性細菌、格蘭氏陰性細菌及其霉菌皆有 較強的抑制作用。王延等【4 9 】以去氫樅胺為原料也合成了季銨鹽類化合物，產(chǎn)品對金黃色 葡萄球菌具有較強抑制作用。除此之外，脫氫樅酸脫除異丙基后為其進一步衍生提供了 一個非常便利的起始原料，而且一些脫異丙基后的脫氫松香酸衍生物本身也是抗微生物 試劑【5 0 1 。此外，因脫氫樅酸分子中含有三個手性碳，若以其為起始原料，合成的季胺鹽 同樣具有旋光性，可以作為光學(xué)純相轉(zhuǎn)移催化劑誘導(dǎo)不對稱合成【5 1 1 ；脫氫樅酸 f r i e d e l c r a f l s 反應(yīng)的衍生物作為飼料添加劑對中國家蠶有明顯的增絲作用【1 2 l 。 7 脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 可見，隨著脫氫樅酸研究的進一步深入，脫氫樅酸將有著廣闊的應(yīng)用前景。所有這 些都拓展了脫氫樅酸的用途，因此，尋找制備高純度的脫氫樅酸的新方法是開發(fā)脫氫樅 酸衍生物的迫切需求。 1 3 固液體系溶解度測定的研究 流體的相平衡是化工分離的理論基礎(chǔ)，相平衡的研究為許多化工過程的單元操作， 如：精餾、吸附、萃取、閃蒸、工業(yè)結(jié)晶等分離過程規(guī)定了分離極限，并為設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸 的設(shè)計和操作條件的確定提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)化工生產(chǎn)的重要前提【5 2 1 ，固液平衡( s o l i d l i q u i de q u i l i m 啪，s l e ) ，是一類重要的相平衡，主要包括溶解平衡和熔融平衡。前者 是不同化學(xué)試樣的液體和固體間的平衡，討論的重點是固體在液體中的溶解度問題：后者 則是相同化學(xué)試樣的熔融和固體形式間的平衡【5 3 1 。本文主要研究固體在液體中的溶解平 衡。 1 3 1 溶解度測定方法 固液相平衡的實驗研究主要就是測定不同條件下固體在液體溶劑中的溶解度，而物 系的溶解度測定分為兩種情況，一種是有明確溶劑，另一種是不同物質(zhì)互為溶劑。本文 研究的是前一種情況。欲要準確地知道固體在液體中的溶解度，必須通過實驗的方法進 行測定。盡管有些方程以嚴格的熱力學(xué)原理為基礎(chǔ)，可以對固體在液體中的溶解度進行 預(yù)測，并且隨著分子熱力學(xué)的發(fā)展及其數(shù)據(jù)的不斷積累，這種理論計算的精度也在不斷 的提高，但是，這種提高還遠遠未達到可以取代實驗來獲得固體在液體中溶解度的水平。 因為無論哪一種模型，都含有一些模型參數(shù)，需要由活度系數(shù)或滲透系數(shù)的實驗值擬合 而求取，因此活度系數(shù)或滲透系數(shù)的精確測定顯得十分重要【5 9 】。 對于固液平衡普遍化的測定方法是不存在的，因為不同的固體與液體形成的固液體 系，就其性質(zhì)而言有著很大的差別，在測定溶解度數(shù)據(jù)時，采用的測定方法也不同。目 前，固液平衡的測定方法大致有三種：平衡法、合成法和熱分析法。下面分別加以介紹。 1 3 1 1 平衡法 平衡法【6 刁( e q u i l i 蜥眥m e t l l o d ) 又稱為分析法( 趾a l 如c a lm e m o d ) ，是一種被廣泛采 用的溶解度測定方法，針對不同固液體系有不同的裝置，關(guān)鍵在于恒溫下使溶液達到飽 8 脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 和，各裝置的主要部分為飽和裝置。典型飽和裝置是基于滲透擴散原理，一些特殊裝置 可用來測定一些不穩(wěn)定物質(zhì)的溶解度。 平衡法測定固體在液體中的溶解度的過程是將過量的固體溶質(zhì)置于液體溶劑中，密 封后，將體系加熱至所希望測定的溫度后，采用適當?shù)目販厥侄魏銣貛滋?，甚至幾周?期間連續(xù)或間歇攪拌，促進固體的溶解，直至固液體系相平衡的真正建立，靜止后，吸 取上層飽和清液，采用適當?shù)姆治龇椒ù_定組成，從而獲得固體溶質(zhì)在液體溶劑中的溶 解度數(shù)據(jù)。 平衡法測定溶解度判斷固液兩相達到平衡的標準是定時取樣測定上層溶液的組成， 如果兩次或三次所測定結(jié)果保持不變，認為已經(jīng)建立平衡。對平衡組成的分析方法有多 種，主要取決于所測物系的性質(zhì)，有機物系統(tǒng)常采用色譜分析法，但若實驗原料中含有 狡基可用酸堿滴定法，如果是有色物系可選用分光光度法，無機物系一般采用重量分析 法、銀量滴定法等。 平衡法實驗設(shè)備簡單，測定精度決定于長時間恒溫、取樣、分析的可靠性。該法耗 時長，過程復(fù)雜，取樣時很難保證固液兩相完全分離，液相夾帶細小晶粒會引起誤差， 對所測體系必須建立特定的分析方法。另外，高溫或在一定壓力下取樣較為困難，有液 相揮發(fā)問題。總的來說，平衡法更多用于常壓和溫度不太高，達到平衡的速率非常緩慢 的物系。 1 3 1 2 合成法 合成法【6 3 。6 5 】( 跚n ：c l l e t i cm e t h o d ) 又稱為動態(tài)法( d y i l a 商cm e m o d ) ，測定溶解度是預(yù)先精 確稱量一定量的固體溶質(zhì)及溶劑量，將其混合加入，通過控溫或溶劑變化的手段使混合 物中的的固體顆粒溶解，需要判斷的是相應(yīng)的溶解溫度，即樣品中固體的消失溫度。這 種方法具體又可分為恒溫溶解法和變溫溶解法兩種。恒溫溶解法是將全部溶質(zhì)和第一批 液體溶劑經(jīng)精確稱量后加入溶解釜，在某一溫度下恒溫攪拌，然后分批加入稱量過的液 體溶劑使溶質(zhì)全部溶解，由原來加入溶質(zhì)、溶劑的量和后來加入的溶劑量計算該溫度下 的溶解度。變溫溶解法是將溶質(zhì)和溶劑精確稱量后一次性加入溶解釜中，以升溫速率加 熱物料使固體溶質(zhì)完全溶解于液相，記錄固體完全溶解時的溫度以確定溶解度。 合成法與平衡法相比，耗時少，測定效率高，無需取樣分析、對高溫下溶解度測定 更具有優(yōu)勢，借助于先進的判別溶解終點的儀器可得到準確可靠的數(shù)據(jù)，但對溶解過程 很緩慢的物質(zhì)合成法則難以使用，該方法適用于固體在液體中溶解速度比較快的體系。 9 脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 由于平衡時間相對較短，不易達到真正平衡，需要加強攪拌，控制升溫速度，減小實驗 誤差。在合成法中，緩慢升溫的方法可避免過飽和影響，對于難于找到合適的分析方法 的溶質(zhì)可以考慮采用合成法測定其溶解度。 1 3 1 3 熱分析法 熱分析法是研究物質(zhì)的物理或化學(xué)變化與溫度關(guān)系的方法。近年來，隨著科技的進 步和計算機的廣泛應(yīng)用，熱分析法逐漸成為研究相平衡的重要手段【6 “3 】。常用的熱分析 法，如差示掃描量熱法( d i 虢r e n t i a ls c a l l l l i n gc a l o m e 仃y ，d s c ) 、差示熱分析法( d i 儂l r e r n i a l 恤吼a la n 2 i l y s i s ，d t a ) 均可用于固液平衡的研究，用以判斷固液相混合物系的相轉(zhuǎn)化溫 度。d s c 法是一種在程序控制溫度下測量輸入物質(zhì)和參比物的功率與溫度關(guān)系的技術(shù)； d 1 a 法是一種在程序控制溫度下建立被測物質(zhì)與參比物的溫度差與溫度關(guān)系的技術(shù)。熱 分析法主要用于熔點比較接近、溶質(zhì)和溶劑難于區(qū)分的混合物，因為固體的液化過程或 混合液的結(jié)晶過程一般是在一定溫度范圍內(nèi)進行，并伴隨著相組成的變化，有明顯的熱 效應(yīng)，因此可以測定熱量或溫度與時間的關(guān)系求取s l e 。 1 3 2 固液相平衡的研究方法 物系的固液相平衡數(shù)據(jù)及其熱力學(xué)模型的建立是一項重要的工作，眾多學(xué)者在工程 技術(shù)創(chuàng)新或?qū)W術(shù)理論方面進行了卓有成效的研究。根據(jù)所研究的體系性質(zhì)及實驗條件不 同，固液平衡的研究常常從以下幾個方面進行：( 1 ) 經(jīng)驗?zāi)Ｐ头ǎ? 2 ) 狀態(tài)方程法； ( 3 ) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；( 4 ) 拓撲法；( 5 ) 活度系數(shù)法。 1 4 主要研究內(nèi)容 ( 1 ) 研究歧化松香樹脂酸及產(chǎn)品化學(xué)組分的氣相色譜( g c ) 定量分析條件； ( 2 ) 以歧化松香為原料、氣相色譜為分析手段進行了脫氫樅酸單離方法的比較， 分別采用胺化法、皂化法和超聲波強化胺化反應(yīng)結(jié)晶耦合法單離脫氫樅酸，并對不同的 歧化松香原料進行了單離脫氫樅酸的研究； ( 3 ) 采用自制高含量脫氫樅酸的歧化松香為原料所制得的脫氫樅酸為原料，分別 研究不同濃度、溫度條件下脫氫樅酸在乙醇中的溶解度，并考察了不同溶劑濃度對脫氫 樅酸溶解度的影響，以篩選出脫氫樅酸的最佳結(jié)晶溶劑濃度，同時為脫氫樅酸的分離提 l o 廣西大寫瞻受士掌位論文脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 純過程提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 l l 脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 2 1 引言 第二章氣相色譜分析與物性測定 在以歧化松香為原料制備高純度脫氫樅酸及其溶解度的測定的研究中，對歧化松香 原料和其分離提純產(chǎn)品進行定性定量分析是非常關(guān)鍵的。尋找出有效的手段并揭示出其 純度，這對歧化松香分離工藝條件的研究意義重大。歧化松香產(chǎn)物組分復(fù)雜，其主要成 分為三環(huán)菲骨架結(jié)構(gòu)的樹脂酸同分異構(gòu)體。對歧化松香的分析，據(jù)文獻報道有氣相色譜 法、紫外分光光度法以及改進的紫外分光光度法，比如相對定量法【鍘、導(dǎo)數(shù)光譜法【7 0 】 左盤 霄。 色譜法是一種高效的分離技術(shù)，其原理是利用欲分離的諸組分在流動相和固定相的 分配有差異( 即有不同的分配系數(shù)) ，當兩相作相對運動時，這些組分在兩相中的分配 反復(fù)進行，在兩相間進行反復(fù)多次( 1 0 3 1 0 6 次) 地分配過程，使得原來分配系數(shù)具有微 小差別的各組分，產(chǎn)生了保留能力具有明顯差異的效果，進而各組分在色譜柱中的移動 速度就不同，經(jīng)過一定長度的色譜柱后，彼此分離開來，最后按順序流出色譜柱而進入 信號檢測器，在記錄儀上或色譜數(shù)據(jù)機上顯示出各組分的色譜行為和譜峰數(shù)值【7 1 1 。應(yīng)用 這種分離技術(shù)，并對組分進行測定的方法，就是色譜法【嘲。色譜作為一種分離檢測手段 可用于測定分子量很低的常量或痕量氣體，又可分離測定分子量上百萬的天然或合成物 質(zhì)；可分離性質(zhì)非常接近的同位素、同分異構(gòu)體、空間異構(gòu)體、自旋異構(gòu)體或光學(xué)異構(gòu) 的對映體，也廣泛用于大分子或一些生物活性物質(zhì)的測定，它已經(jīng)成為有機物和一些無 機物分離測定的重要手段，是石油、化工、環(huán)保、醫(yī)藥、食品、生化等部門科研和生產(chǎn) 中分離檢測的一個不可缺少的工具【7 3 1 。 氣相色譜法特點有：分離效率高，分析速度快；樣品用量少，檢測靈敏度高；選擇 性好，應(yīng)用范圍廣等。色譜中常用的定量方法有面積歸一化法、標準曲線法、內(nèi)標法和 標準加入法。歸一化法的優(yōu)點是簡便、準確，特別是進樣量不容易準確控制時，進樣量 的變化對定量結(jié)果的影響很小。其他操作條件，如流速、柱溫等變化對定量結(jié)果的影響 也很小。綜合考慮各種分析方法【8 2 】的特點，在氣相色譜中，本文選用歸一法對歧化松香 進行定量分析。 1 2 脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 2 2 實驗部分 2 2 1 原料與試劑 ( 1 ) 歧化松香：廣西梧州松脂廠生產(chǎn)： ( 2 ) 自制歧化松香：按照專利【2 刀制備的高含量脫氫樅酸的歧化松香。 ( 3 ) 甲醇：分析純，天津市化學(xué)試劑一廠； ( 4 ) 9 5 乙醇：分析純，成都金山化學(xué)試劑有限公司； ( 5 ) 乙醚：分析純，天津市化學(xué)試劑三廠； ( 6 ) 氫氧化鉀：分析純，重慶川東化工( 集團) 有限公司化學(xué)試劑廠； ( 7 ) 四甲基氫氧化銨水溶液2 5 ：分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司； ( 8 ) 異丙醇：分析純，廣東光華化學(xué)廠有限公司； ( 9 ) 自配1 0 酚酞指示劑； ( 1 0 ) 中性異丙醇：在異丙醇中加入幾滴酚酞指示劑，用o 1 m o 兒氫氧化鉀乙醇液 滴至微紅色3 0 s 不褪色為止； ( 1 1 ) o 5 0 0 1 m o 。、0 0 9 6 3 m o 兒氫氧化鉀標準溶液：標液的配制與滴定方法見文 獻【5 3 】； ( 1 2 ) 2 5 m o 兒氫氧化鉀乙醇溶液：稱取1 6 0 0 9 氫氧化鉀，用適量的蒸餾水溶解， 再加9 5 乙醇至1 0 0 0 m l 。 2 2 2 主要儀器 ( 1 ) 上海分析儀器廠l1 0 2 型氣相色譜儀，氫火焰離子檢測器，b p 5 化學(xué)結(jié)合相 熔凝硅石英毛細管柱，浙江大學(xué)智能信息工程研究所n 2 0 0 0 型色譜工作站； ( 2 ) w x g - 4 圓盤旋光儀，上海物理光學(xué)儀器廠； ( 3 ) w i 峪1 b 數(shù)字熔點儀，上海物理光學(xué)儀器廠； ( 4 ) m e t t l e ra e 2 4 0t o l e d o 電子分析天平，梅特勒一托利多儀器( 上海) 有 限公司； ( 5 ) 精密電子天平，美國雙杰( 兄弟) 集團有限公司常熟市雙杰測試儀器廠； ( 6 ) n i c o l e tn e x u s4 7 0f t - i r 紅外光譜儀，美國n i c o l e t 公司； ( 7 ) u v 2 1 0 2p s c 型紫外分光光度計，上海尤尼柯儀器有限公司； 1 3 脫氫樅酸單離及其溶解度的測定 ( 8 ) 2 4 0 0i i 型元素分析儀，美國p e r k me l i l l e r 公司。 2 2 3 樣品的甲酯化 由于歧化松香的酸性部分中含有羧基，具有較強的極性，若直接打入進樣器會吸附 在色譜毛細管柱上，且沸點很高，需要色譜柱溫度很高，因此必須經(jīng)過化學(xué)處理，將其 轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的揮發(fā)衍生物后才能進行色譜分析。因此要先將樣品甲酯化： ( 1 ) 7 5 i n l 甲醇稀釋2 4 i i 兒2 5 四甲基氫氧化銨溶液，配置成6 四甲基氫氧化銨