天然產物改性中結合氯的催化氫化離解基礎研究

《天然產物改性中結合氯的催化氫化離解基礎研究》是依託昆明理工大學，由廖亞龍擔任項目負責人的地區科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：天然產物改性中結合氯的催化氫化離解基礎研究
• 項目類別：地區科學基金項目
• 項目負責人：廖亞龍
• 依託單位：昆明理工大學

項目摘要

天然產物紫膠在漂白改性過程中會產生結合氯，從而限制其套用。通過對漂白改性過程中加成到紫膠分子雙鍵結構中的氯進行催化氫化離解脫出的研究，揭示天然產物中氯的脫出規律。採用元素分析，氮吸附、XRD、XPS、SEM等手段表征催化劑的結構、在反應過程中及反應前後物理化學性質的變化，並對催化劑的活性進行評價。採用有機元素分析儀、紅外、紫外、拉曼光譜、熱離解氣相色譜、 核磁共振等手段表征反應過程漂白紫膠的Cl、C、H、O、N的質量分數、雙鍵結構和功能團變化，研究紫膠漂白改性中結合氯的吸附、轉移、脫附等傳遞機理和控制機制。研究結構和氯、碳、氫、氧、氮的質量分數對漂白紫膠理化性能的影響；對催化氫化脫氯反應過程的動力學及熱力學進行分析，建立反應的動力學模型，並用軟體模擬和仿真氫化催化脫氯反應的過程。獲得結構複雜、分子量大的天然產物中結合氯的脫出機理，研究結果在低氯天然產物製備中有套用前景。

結題摘要

天然產物紫膠在漂白改性中會結合氯，結合氯對產品熱聚合時間、雙鍵值等主要理化性能有負面影響，限制了漂白紫膠在食品及製藥等行業中的正常使用。本項目研究Pd、Ni為活性成分、活性碳、二氧化矽及三氧化鋁為載體的雙金屬催化劑的製備，開展液相氫化催化及親核消除工藝脫出漂白改性紫膠中結合氯的基礎研究，對多相反應體系中天然產物氯代烴中氯的吸附、反應、轉移和脫附等一系列的複雜傳質過程和動力學模型研究，揭示複雜結構、大分子的天然產物改性中氯的脫出機理和理論。 結合氯的存在改變了紫膠分子中C、H、O的含量，脫除結合氯後 C、H、O的含量相應增加，產品的理化性能及儲存性能得到大幅改善。加入Ni-Pd為活性成分的雙金屬催化劑，在紫膠漂白後的溶液中通入氫氣，可獲得氯質量分數為0.44 % 的成品，同催化加氫脫氯前2.54 %相比不到1/5。採用親核試劑——乙醇鈉脫氯時，在70℃、反應40min可以使成品中氯的質量分數從原來的2.6%降低至小於1.0%，在90℃、反應20min可以使成品中氯的質量分數降低至小於1.0%，在90℃、反應90min可以使成品中氯的質量分數降低至0.28%。 催化加氫脫氯過程中，主要發生取代反應，漂白過程中加成到紫膠分子環狀萜烯酸上的氯被氫依次取代。親核試劑脫氯前後產品的酸值和皂化值沒有變化，但脫氯後表征不飽和結構的碘值卻增大，說明脫氯後環狀萜烯酸部分的雙鍵值增加。脫氯處理後可能存在三種不同的結構，氯脫除反應為一級反應，速率常數方程為 ，323.15~363.15 K下反應的活化能為35.73 kJ•mol-1。 天然產物紫膠漂白改性後，最大吸收峰的波長由236nm藍移至222nm，催化加氫脫氯前後的漂白紫膠產品紫外吸收譜圖基本一致。而親核試劑脫除結合氯後，最大吸收波長恢復到改性前的波長值。紫膠環狀萜烯酸部分的雙鍵在漂白過程中，由於氯的加成而消失，漂白紫膠為多氯代烴結構，消除法脫氯製備的低氯漂白紫膠的環狀萜烯酸的雙鍵值得到恢復，但結構與紫膠存在一定差異。