自然科学版
陕西师范大学学报(自然科学版)
化学与材料科学
微波协同离子液体催化合成富马酸二甲酯的工艺研究及应用
黄飞1, 屈飞强1, 魏先文2*, 任晓琼1, 兰艳素1
(1 黄山学院 化学化工学院, 安徽 黄山 245041;2 安徽师范大学 化学与材料科学学院, 功能性分子固体材料教育部重点实验室, 安徽 芜湖 241000)
黄飞,男,助教,硕士研究生,主要从事有机化学合成及应用研究。E-mail:huangfei@hsu.edu.cn
摘要:
以离子液体\[HSO3-pmim\]+\[HSO4\]-为催化剂,马来酸酐和甲醇为原料,硫脲为异构化试剂,在微波条件下,通过酯化反应催化合成富马酸二甲酯。通过单因素实验和正交试验考察了马来酸酐与甲醇物质的量比、催化剂用量、微波功率和微波时间对富马酸二甲酯产率的影响。实验结果表明,合成富马酸二甲酯最佳条件为:马来酸酐与甲醇物质的量比为1∶6,催化剂离子液体\[HSO3-pmim\]+\[HSO4\]-用量为2.5 g,微波功率为400 W,微波时间为7 min,富马酸二甲酯的产率可达95.3%。在微波辐射下,催化剂离子液体\[HSO3-pmim\]+\[HSO4\]-重复使用7次后活性没有明显降低,富马酸二甲酯产率仍高于90%,表明该催化剂具有较好的反应活性和稳定性。
关键词:
富马酸二甲酯; 离子液体\[HSO3-pmim\]+\[HSO4\]-; 微波协同; 催化合成; 防腐剂
收稿日期:
2014-09-20
中图分类号:
O622.1
文献标识码:
A
文章编号:
1672-4291(2015)02-0053-06doi:10.15983/j.cnki.jsnu.2015.02.322
基金项目:
国家自然科学基金资助项目(21071005, 21271006);国家级大学生创新创业训练计划项目(201410375003);安徽省高校优秀青年人才基金重点项目(2013SQRL088ZD);安徽省大学生创新创业训练计划项目(AH201310375027)
Doi:
Study on microwave-assisted catalytic synthesis of dimethyl fumarate in presence of ionic liquid catalyst and its application
HUANG Fei1, QU Feiqiang1, WEI Xianwen2*, REN Xiaoqiong1, LAN Yansu1
(1 College of Chemistry and Chemical Engineering, Huangshan University, Huangshan 245041, Anhui, China; 2 College of Chemistry and Materials Science, Anhui Normal University; The Key Laboratory of Functional Molecular Solids, Ministry of Education, Wuhu 241000, Anhui, China)
Abstract:
The dimethyl fumarate was synthesized using maleic anhydride and methanol with microwave-assisted in presence of ionic liquid \[HSO3-pmim\]+\[HSO4\]- as catalyst and sulfocarbamide as isomerization agent. The molar ratio of maleic anhydride to methanol, the amount of catalyst, microwave power and microwave time were explored by single factor experiment and orthogonal experiment. The results show that under optimal conditions for the synthesis of dimethyl fumarate, the molar ratio of maleic anhydride to methanol being 1∶6, the amount of catalyst being 2.5 g, the microwave power being 400 W, and microwave time being 7 min, the dimethyl fumarate yield was up to 95.3%. In microwave irradiation, the ionic liquid \[HSO3-pmim\]+\[HSO4\]-exhibited excellent stability and catalytic activity,and it can be reused seven times without considerable loss of activity and still makes the conversion rate reach to above 90%.
KeyWords:
dimethyl fumarate; ionic liquid \[HSO3-pmim\]+\[HSO4\]-; microwave-assisted; catalytic synthesis; preservative富马酸二甲酯(DMF)化学名为反丁烯二酸二甲酯,俗称延胡索酸二甲酯,是一种优良的新型防腐保鲜剂;其具有高效、广谱、低毒、实用等特点,对霉菌有特殊的抑制效果,且化学稳定性好,适用pH范围宽,作用时间长,综合防腐效果突出;其综合抗菌防腐性能优于目前常用的苯甲酸、脱氢醋酸、山梨酸、对羟基苯甲酸及其盐类和酯类等防腐剂\[1-2\]。富马酸二甲酯作为防霉剂具有很强的生物活性及薰蒸性,有接触杀菌和熏蒸杀菌的双重作用\[3\];同时,富马酸二甲酯进入人体后会很快转变成正常代谢产物富马酸,因此其应用安全性极高\[4-5\]。富马酸二甲酯广泛应用于食品、饮料、蔬菜、水果、粮食、饲料的防腐与保鲜,也可用于皮革、烟草、造纸、化妆品、纺织品、电子、制药等行业\[6-7\],并且正在不断开发新的应用领域,是一种很有发展前景的新型防腐剂。最新研究表明,富马酸二甲酯是一种激活抑制剂,可用于治疗多发性硬化症,能将患者复发的概率降低约50%,同时可将多发性硬化症的致残率降低38%。富马酸二甲酯还具有潜在的解毒作用,可显著减少大脑损伤\[8-10\]。