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1、毕业设计（论文）题目名称：质子酸离子液体液体催化合成水杨酸异戊液院系）：化学与环境_1.程学院专业班级：化学10801学生姓名：李文阳指导教师：蔡哲斌辅导教师：蔡哲斌间：2012年4月6日6012年6月7日2通过本次论文的完成过程，培养良好的科研态度，能形成自己进行根底性研究工作的能力：具体要求：1认真调研，归纳总结：2认真完成外文文献的翻译工作；3认识学习催化合成水杨酸异戊酣方法及能对其催化剂性能的分析；5把握好论文层次，定期与指导老师交流，完善论文各细节问邈：6.完成毕业设计论文所需的条件及上机时数要求1恒温水浴锅1个带磁力搅拌器；2红外光谱仪1台；（3）其他实骏仪器及实验药品；（4）上机
2、时数120小时；任务书批准日期年月日教研宣（系）主任（签字）任务书下达日期年月日指导做加签字）完成任务日期年月日学生签名在在大学毕业论文开题报告题目名称质子酸离子液体催化合成水杨酸异戊酯题H类别毕业论文学院（系）化学与环境工程学院专业班级化学10801班学生姓名钮也指导教师蔡哲斌辅导教师蔡哲斌开题报告日期2012年4月7日质子酸离子液体催化合成水杨酸异戊酯学生：李文阳长江大学化学与环境工程学院指导老舞：蔡哲斌长江大学化学与环境工程学院1题目来源其他2研究目的和意义水杨酸异戊酯,学名为邻羟基苯甲酸异戊曲，又称柳酸异戊酯,是一种无色透明液体，具有兰草香味,是一种具有实用价值的香料,广泛应用丁配制香
3、皂、日用化装品的香精中，也可用于食用香精中工业上一般以浓硫酸为催化剂来生产水杨酸异戊酯，浓毓酸虽然价格低廉，但它对生产设备的腐蚀严重,并I1.产生大显的废水环境污染严重，浓硫酸也会使产物色泽加深，影响产品侦星。当前生产水杨酸异戊酯方法有磷酸催化合成水杨酸异戊赭，无机盐催化合成水杨酸异戊防，固体超强酸催化合成水杨酸异戊酯，杂多酸催化合成水杨酸异戊幅等四种方向，此外通过微波加热可以极大提而反响速率，缩短反响时间，对生产效率的提高具有极大的促进作用。以上方法都具有良好的参考价值，但在适应可持续开展的要求，减少工业三废的排放，促进和谐开展方面，以上方法都仃其局限性。横酸催化合成水杨酸异戊幅法，其中对甲
4、苯磺酸虽然相比成酸对设备腐蚀少，但还是防止不了对设备的腐蚀，并I1.其生产周期较长，从而限制了生产。虽然在实验室中可以采用微波法极大的提高其反晌速度，但此方法只适用于实验室，对大规模微波生产还不时实现。对无机盐催化合成水杨酸异戊酯，无机盐一般廉价易得，在合成中反响条件温和，设备腐蚀小，三废少，收率高等优点，但其生产周期还是过长，催化剂盎豆使用性差，不利于对全面降低生产本钱。固体超强酸催化合成水杨酸异或酯，突出的优点就是不腐蚀设备，催化剂耐高温，可以IR复使用，但其映点是反响能耗高，反响周期长。杂多酸催化合成水杨酸异戊而，优点是大大降低反响时设备的腐蚀，污染性废物排放少,工艺简单，重兔傕化效果好
5、，具有很高的适用价值，但其还是难免会生产周期长，能耗高。所以以此为根底探究出能够更好适应生产需求的生产工艺将会具有极大的经济价值和社会价值.新的生产工艺将能大大提高生产本钱，降低能耗，环境污染少，经济价值极高，极大的推动国家工业水平，国民生活版量的提高。3阅读的主要参考文献及资料名称(II章思规.精细有机化学品技术手册川.北京:科学出版社，1992:152.刘美艳，俞善信.合成水杨酸异戊酯催化剂的研究进展J1.综述与专论乔科乔精化装品，2010,2(1):38-41.|3范平.嘉春华,刘默等.微波弗压法合成水杨酸异戊能U1.合成化学,1W8,4):342-344.|4|朱时清.绿色化学U1.化
6、学进展，2000,12(4):410-414.151黄陪演,高景显.绿色合成：一个逐步形成的科学前沿IJ1.化学进展，1998.10(3):265-272.16余善伯，唐艳群，李善吉.对甲茉礴酸催化合成水杨酸弁戊而J.益阳师专学报.1997.14(6):5254.P杨春祓，刘思全，孟平汽.第基碳酸催化合成水扬酸异戊隙的研究1.11山东化工,20,29(5):5-6.18张濒.以大孔阳离子交换树脂为催化剂合成水杨酸异戊酯1.I.精细石油化工.1995,(3):32-34.(9)珑寿日，葵明中，宋才生.喊化聚芳保阴树脂假化合成水杨酸异戊醋切.化学试剂,1999,21(6):377378.0俞善信，
7、管仕城，文瑞明.一水流酸班钠在床合成中的应用J).化工科技,2006,14(6):58-63.I1.1.1.俞善信,文瑞明.破酸氢纳催化合成水畅酸异戊ffi11J北京工商大学学报(自然科学2003.21(4):14-15,30.|12李江群.固体超强酸TiO2SiO2-4催化合成水扬酸异戊醋U1.化学世界，1994,35(4):467-468.3阳锦清.磷钩酸催化合成水杨酸异戊丽的研窕J1.辽宁化工，1999.28(3):173-174.4国内外现状和开展趋势与研究的主攻方向水杨酸异戊酯一种兰花香味具有使用价值的香料，具有广泛的工业用途。工业上传统的合成方法是在硫酸催化下由水杨酸和异戊醉酯化而
8、成。由F硫酸的强腐蚀性，易引起副反响(碱化、氧化、炭化、脱水等),且反响时间较长，产品收率不够高(约80%)J为加速反响，有人在硫酸催化下采用微波辐射，在常压下由水杨酸和异戊醇合成水杨酸异戊酯，当水杨酸、异戊醇和瓶酸的摩尔比为I：5.5：0.3时,采用560W微波辐射22min,产晶收率达96.1%,反响速度比常规法提高14倍网，虽说个比拟好的合成方法，但还是未摆脱设备腐蚀和工业三废污染的怪圈。传统的化学工艺面临着人类可持续开展要求的严重挑战川。绿色化学已提到议事日程。为了改善水杨酸异戊酯的质量和提高产量,改良催化剂,近十多年来不少化学工作者进行过探索，当前主要合成方向有：磷酸催化合成水杨酸异
9、戊酯，无机盐催化合成水杨酸界戊酯，固体超强酸催化合成水杨酸界戊酯，杂多酸催化合成水杨酸异戊的。其中磺酸催化合成水杨酸异戊酯又分为对甲茶磺酸法、氨基磺酸法、树脂法等。4.1 磺酸催化合成水杨酸异戊酯4.1.1 对甲笨对甲苯磺酸(P-CH3C6114S03HH20)是种固体有机酸,保管、运输、使用方便平安,对设备的腐蚀小,不易引起副反响，是替代硫酸的良好催化剂。当0.05mo1.水杨酸,03()mo1.异戊静,0.0052moE.0g)对甲苯磺酸存在F,回流分水3.0h,产品收率达90.4%,虽然异戊静过量,但回收的异或醇可以重发使用。为了提高反响进程，可以采用微波混射，此过程使得反响进程大大提高
10、，副产物大大降低。4.1.2氨基磷酸(H2WS020H)是种价廉易得的稳定固体，易溶于水，难溶于醉,对设合成了水杨酸异戊幅:当0.5Omo1.水杨酸，1.25mo1.异戊醇,2.0g催化剂，在135C14()C回流分水2.0h,产品收率达95.8%,刚攵催化剂重坡使用810次,活性没有多大变化,失活后的催化剂可用ImO1.-1.1硫酸浸渍,400C500C活化后继续使用U4.4 杂多酸催化合成水杨酸异戊酯杂多酸是由两种以上无机含翅酸缩合而成的多元酸的总称.它不仅具有多元酸的酸性和多电子灾原能力,而且其酸性和在原性可通过变换组成元素在很大范围内系统调节.它对F许多反响具有高的催化活性和选择性,并
11、且具有不挥发、对热稳定和污染少等优点，可大大减轻对设备的腐蚀，能够回收、重笈使用和再生。陶锦清利用磷铝酸催化合成了水杨酸异戊酯:当0.05mo1.水杨酸,0.15mH异戊醉,3.0g催化剂,回流分水30h,产品收率达76.0%,j5主要研究内容、重点研究的关键问题及解题思路5.1 主要的研究内容(1)质子酸离子液体的制备：(2)水杨酸与异戊醇的防化反响条件研究：考察反响温度、反响时间、物料配比、催化剂用员等反响条件(3)反响条件稳定性试验。(4)催化剂的循环利用;(5)合成产物结构初步表征(红外光谱)。5.2 需要重点研究的关键问题痂子酸离子液体的制备及酯化反响条件的优化。5.3 解决思路使用
12、单因素轮换法和正交试验设计确定合成反响优化反响条件。6完成毕业设计所必须具备的工作条件6.1 所需的实验药品：水杨酸、异戊醇、毗唳、I一溪烷、浓硫酸等。6.2 所需的实验仪器：戚力或电动搅拌器、真空枯燥箱、有机物制备常用玻璃器皿、减压蒸储装21.常规化学定量分析器材、红外光谱仪等。.6.3 所需的工作条件（1）有良好的水电设施，通风状况良好。（2）平安消防设施齐全、状态良好。7工作的主要阶段进度与时间安排2012年12月：毕业论文选题：一一：查阅文献资料一一：整理文献资料、撰写开题报告；一一：开题报告辩论、准备实验器皿、药品等：一一：实验研究：一一：整理实验数据、资料，撰写论文：一一：论文修改
13、、定稿：-：论文装订，评审；：论文辩论8指导老师审查意见指导老师筌字：年月日长江大学毕业论文指导教师评审意见学生姓名李文阳专业班级化学10801毕业论文（设计）题目质子酸离子液体催化合成水杨酸异戊酯指导教师蔡哲斌职称教授评审日期评审参考内容：毕业论文（设计）的研究内衣、研究方法及研究结果,难度及工作j,质和水平,存在的主要问SS与缺乏.学生的学习态度和组织纪律，学生掌握根底和专业知识的情况，解决实际问SS的能力,毕业论文（设计）是否完成规定任务，到达了学上学位论文的水平，是否同意参加辩论。评审意见:指导教师签名：评定成绩1百分制）：分长江大学毕业论文评阅教师评语学生姓名李文阳专业班级化学108
14、01毕业论文（设计）题目质子酸离子液体催化合成水杨酸异戊酯评阅教师职称评阅H期评阅参考内容：毕业论文（设计）的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作砥，顽业和水平，存任的主要问卷与缺乏,学生掌握根底和专业知识的情况，解决实际问造的能力，毕业论文（设计）是否完成规定任务,到达了学士学位论文的水平.是否同意参加辩论.评语：评阅教师签名：评定成绩（百分制）：分长江大学毕业论文辩论记录及成绩评定学生姓名李文阳专业班级化学10801毕业论文（设计）题目质子酸离了液体催化合成水杨酸异戊酯辩论时间2012年_I1.月_14_H时辩论地点一、辩论小组组成辩论小组组长：成员：二、辩论记录摘要学生答复情况评判辩
15、论小组提问（分条摘要列举）外文摘要Synthesisofisoamy1.sa1.icy1.atebycata1.yticactionofionic1.iquidStudent:1.iWenyang.Chemica1.andEnvironmenta1.EngineeringInstituteDirector:CaiZhcbin,Chemica1.andEnvironmenta1.EngineeringInstituteAhstracttInbrominationarebutane,pyridineandstrongsu1.furicacidasrawmateria1.theprotonsacid
16、ionic1.iquidsInionic1.iquidsascata1.yst,sa1.icy1.icacidandisoamy1.a1.coho1.asrawmateria1.isoamy1.sa1.icy1.icacidester,inspectedthecata1.yticactivity,byorthogona1.experimentdiscussestheinf1.uenceofvariousfactorsonthereaction.Theresu1.tsshowthat,inn(sa1.icy1.icacid):n(isoamy1.a1.coho1.)=1:1.83,reactio
17、ntcmpcraiurc125X?,cata1.ystdosagefor23%oftheamountreactant,viathereactiontimeof2h,wateramountreactantwithto1.uenefor34.5%ofthetota1.amountoftheoptimumreactionconditions,theproductyie1.dreached92.38%.Cata1.ystrepeateduseafter7times,cata1.yticrx1.uctionrateissti1.1.ashighas9()%.Keywords*isoamy1.SaIkyI
18、atC;ionic1.iquid;BRnnobutanc;CaIaIytiCsynthesis2水杨酸异戊酯合成的研究现状水杨酸异戊福一种兰花香味具有使用价值的香料，具有广泛的工业用途.工业上传统的合成方法是在瓶酸傕化下由水杨酸和异戊醉酯化而成。由硫酸的强腐蚀性，易引起副反响（磺化、班化、炭化、脱水等）,且反响时间较长，产品收率不够高（约80%）。为了加速反响，有人在硫酸催化下采用微波辐射，在常压下由水杨酸和异戊醇合成水杨酸异戊酯。当水杨酸、异戊醇和瓶酸的摩尔比为1：5.5：0.3时,采用560W微波辐射22Bin,产品收率达96.1%,反响速度比常规法提高14倍，虽说一个比拟好的合成方法，但
19、还是未摆脱设备腐蚀和工业三废污染的怪圈。传统的化学工艺面临着人类可持续开展要求的严重挑战阴。绿色化学已提到议事日程。为了改善水杨酸异戊丽的质量和提高产量,改良催化剂,近十多年来不少化学工作者进行过探索，当前主要合成方向有：磷酸催化合成水杨酸异戊酯，无机盐催化合成水杨酸界戊酯，固体超强酸催化合成水杨酸界戊酯，杂多酸催化合成水杨酸异或酯。其中磺酸催化合成水杨酸异戌酯又分为对甲茶磺酸法、氨基磺酸法、树脂法等。2.1磺酸催化合成水杨酸异戊酯对甲奉对甲苯磷酸（PCH3C6H4SO3HH2O）是一种固体有机酸,保管、运输、使用方便平安,对设备的腐蚀小,不易引起副反响，是替代硫酸的良好催化剂。当005mo1
20、.水杨胤030mo1.异戊静,0.0052moE.0g）对甲苯磺酸存在F,回流分水3.0h,产品收率达90.4%,虽然异戊静过量,但回收的异戊醇可以重耳使用。为了提高反响进程，可以采用微波辐射，此过程使得反响进程大大提高，副产物大大降低。氨基碱酸（H2WS020H）是种价廉易得的稳定固体.易溶于水,难溶于静,对设备腐蚀低，副反响少，是一种良好的催化剂。杨春段等利用4分子筛为脱水4J,0.07mo1.水杨酸,0.092mo1.异戊静,0.6g级基磷酸为催化剂，I45C15OC进行反响至无水珠为止,产品收率达92.4%7e由于荻基磷酸难溶于反响体系，故易别窗提取全复催化。2.4杂多酸催化合成水杨酸
21、异戊酯杂多酸是由两种以上无机含氧酸缩合而成的多元酸的总称。它不仅具有多元酸的酸性和多电子复原能力,而且其酸性和兔原性可通过变换组成元素在很大范围内系统调节.它对许多反响具有育的催化活性和选择性,并且具有不挥发、对热稳定和污染少等优点，可大大减轻对设备的腐蚀，能够回收、重复使用和再生。陶锦清利用磷铝酸催化合成了水杨酸异戊酯:当0.05mo1.水杨峻,015mo1.异戊醉,3.0g催化剂,回流分水30h,产品收率达760%1.3本文研究内容(1)质子酸离了液体的制符：(2)水杨酸与异戊静的防化反响条件研究：考察反响温度、反响时间、物料配比、催化剂用星等反响条件。(3)反响条件稳定性试验。(4)催化
22、剂的循环利用:(5)合成产物结构初步表征(红外光谱)。4实验局部4.1质子酸离子液体的制备IBPy1.Br的制备分别取02no1.的浜代正丁烷和吐电，把浜代正丁烷参加到100m1.三口烧瓶中而毗噬盛装在恒压地液漏斗内，水浴控温设为80C后，待水温到达78C左右后，开始搅拌并缓慢滴加叱皖，澳代正丁烷溶液马上变浑浊并生成白色离子盐，混合物溶液的粘度逐渐增大，需要不停的快速搅拌，防止离子盐结块。待毗啜滴加完毕后，生成的离子盐比例已经很大，混合液已经成半固体状态，持续搅拌30minBC,催化剂用量对反响影响最大。较佳组合为A1.BICID3,即n（水畅酸）:n（异戊醇）=1:1.84,催化剂用量为反响
23、物总质量的23%,回流反响时间为3h,带水剂甲苯用量为反晌物总质蜃的34.6%，反响温度为I25C,此条件下水杨酸异戊腑的酯化率到达92.38%.5.3 反响条件稳定性实验表7反响条件稳定性实验表编号I2345酯化率92.2692.3792.2892.5492.46B99反嘀条件G定性*3四在所得的较佳实骐条件卜.，平行实验5次，平均收率为92.38%,说明正交试险所获得的较佳条件可赛，重更稳定性好。5.4 催化剂的循环使用表8催化剂的循环使用表使用次数I234567酯化率92.4592.3691.7891.5691.2790.8990.65IO保化刎/环使用武代四由表8可知，质子酸离子液体重
24、任使用7次后，水杨酸异戊酯收率仍大于90%,说明催化剂催化活性高、性能稳定，可循环使用，是合成水杨酸舁戊酯的优良催化剂。5.5 产品结构鉴定S11水精弁戊红外光彳图实验制得的水杨酸异戊酯的折光率呜=1.5047,与文献值IM1.(z,o=1.506()-1.5080)相符，产品的红外光谱图如图11所示主要红外光谱数据为:3184cm处是给一OH的伸缩振动峰,2960和2872CmJ处是饱和C-H键的伸缩振动峰，1673cm处是南埃基的伸缩振动峰。1613和1485Cm“处是芳环骨架伸缩振动峰，1301Cmj处是A1.o伸缩振动峰，11571249cm处是C-O一C伸缩振动峰，754Cmj处是苯
25、环邻位二取代的面外弯曲振动吸收峰，未见按基的特征峰，说明按基已完全酯化，这与参考文献一致。6结论(1)制品了质子酸离子液体催化剂小PWHSo4,并将其用于催化合成水杨酸异戊酯的反响,得到较佳工艺条件为:n(水杨酸)：n(异戊醇)=1:1.84,催化剂用量为反响物总质量的23%,回流反响时间为3h,带水剂甲茉用量为反响物总质量的34.6%,反响温度为I25C,此条件下水杨酸异戊的的防化率到达92.38%.(2)质子酸离子液体njPy坦SS催化活性高，是合成水杨酸异戊酯的优良催化剂。参考文献(I章思规.精细有机化学品技术手册川.北京:科学出版社，1992:152.刘关心，命善信.合成水杨酸异戊酯催
26、化剂的研究进展J1.淙述与专论杏料杏精化装AA,2010.2(1):3871.|3能平.嘉春依刘英，等.微波常压法合成水杨酸异戊曲儿合成化学.1998,4):342-344.PJ朱时清.绿色化学U1.化学进底2000,12(4):410-414.151黄陪演,高景星.绿色合成1.个逐步形成的科学前沿J1.化学进展，1998,10:265-272.16余善信，唐艳春，李善吉.对甲茉碘酸催化合成水杨酸界戊而J益阳师专学报.1997.14(6):52-54.杨春/，刘思全，孟平普.第基碳酸假化合成水杨酸异戊隙的研究U1.山东化I.2(XK),想5):56.8张淞.以大孔阳离子交换树脂为催化剂合成水物
27、酸异戊酩J).精细石油化工，1995,(3):32-34.|9盛寿日，奏明中，宋才生.横化聚芳陋制树脂催化合成水杨酸异戊而J.化学试剂,1999.21(6):377-378.(10)俞善信，管仕斌，文瑞明.一水质酸氢钠在床合成中的应用JJ.化工科技,2006,14:5863.I1.1.俞善信，文瑞明.酸酸氢钠催化合成水畅酸异戊而J北京工商大学学报(自然科学).2003,21(4):14-15,30.|12|李江群.固体超强酸T02Si02-4催化合成水杨酸异戊醋(J).化学世界，1994,35(4):467-468.31阳偏消.磷将酸催化合成水杨酸异戊丽的研究J1.辽宁化，1999.28(3)
28、:173-174.14程元恺.脂质过氧化与抗氧化际1.11.工业卫生与职业病199319(4):254256.115|稗汉迪，J准军，陈黄安，等.微波辐射催化合成水扬酸异戊酩J.精细石油化工，2011,2844):4-5.致谢经过两个多月的不懈努力，我终于完成了毕业论文的所有内容。这次毕业论文是第次创作经历，所以有很多体会。本论文是在蔡哲斌老师的指导下完成的。在2个月的学习过程中，蔡老如给予我大量的楮助。在每周一次与蔡老新的交流中，他都给我提出很多珍货的建议和意见，对我进步很大，让我少走r很多弯路.蔡老师严连的治学态度、渊博的学识、故捷的思维以及对问题的透彻分析，使我受益匪浅在此向蔡老师表示衷心的感谢和深深的敬意！从4月初瞄译外文文献，论文选题，撰写开题报告，到查阅课题的相关文献,这一步一步走过来，我从中体会到了一篇论文所蕴含的作者的心血。在编写论文的过程中，我在图书馆借阅了，在机房下教了很多期刊文献并认真阅读。在此，再次感谢蔡老师对我撰写论文所提供的大力帮助，另外，还特别感谢同学和朋友们的热心帮助。最后，还要感谢大学四年来一直关心和支持我的朋友!
