生物酶催化合成甲苯二氨基甲酸甲酯反应的研究
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催化合成苯氨基甲酸甲酯的研究的开题报告题目:催化合成苯氨基甲酸甲酯的研究一、选题意义苯氨基甲酸甲酯是一种广泛应用于化学工业中的有机化合物,可用作染料、塑料、橡胶和医药等领域的原料。
传统的合成方法存在反应时间长、反应条件苛刻、废弃物处理等问题,因此需要寻求一种更加高效、环保的合成方法。
二、研究目的本研究旨在采用催化合成方法,通过选择合适的催化剂和反应条件,探索制备苯氨基甲酸甲酯的最佳工艺,并分析反应机理,为该化合物的生产提供基础数据和理论依据。
三、研究内容1. 综述苯氨基甲酸甲酯的现有合成方法和研究进展。
2. 筛选具有催化作用的催化剂,并对催化剂的物理化学性质进行研究。
3. 设计反应条件,包括反应温度、反应时间、反应物物质质量的比例等因素,并进行优化实验。
4. 分析反应物和产物的结构和性质,并探究反应机理。
5. 对较为适合的催化条件进行工艺优化,包括催化剂、反应时间和反应温度的调整。
四、预期成果1. 探究苯氨基甲酸甲酯的合成机理及其催化剂的物理化学性质。
2. 提出一种高效、环保的合成方法,缩短反应时间,降低废弃物排放。
3. 为该化合物和催化合成方法的研究提供基础数据和理论支持。
五、研究方法1. 综述文献并确定研究方向。
2. 选择适合的催化剂。
3. 采用催化合成方法合成苯氨基甲酸甲酯,并对实验条件进行调整和优化。
4. 对反应机理进行分析和探究。
5. 对适合的催化条件进行工艺优化。
六、参考文献1. 刘雪琴, 郭志强, 严宏文. 苯氨基甲酸甲酯合成研究进展[J]. 江苏化工, 2017, 32(3): 9-11.2. 李建瓴, 王德祥, 张建. 催化单一活性组分合成苯氨基甲酸甲酯[J]. 石油化工, 2018, 47(9): 986-988.3. 陈清祥, 袁朝辉, 吴奇才. 离子液体催化合成苯氨基甲酸甲酯[J]. 化学研究与应用, 2019, 31(5): 709-712.。
收稿日期:2004-03-01作者简介:王桂荣(1963-),女,河北枣强人,副教授,博士,从事绿色化工工艺与化学反应工程研究。
联系人:王延吉,电话:(022)26564289,E -mail :yjwang @hebut .edu .cn 。
文章编号:1004-9533(2005)01-0008-06合成甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯反应体系的热力学分析王桂荣,赵新强,王延吉(河北工业大学化工学院,天津300130)摘要:由2,4-二氨基甲苯与碳酸二甲酯制备甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯为一复合反应体系。
本文用基团贡献法计算了该反应体系的反应热、吉布斯自由能变化、化学反应平衡常数。
对反应原料中甲醇的含量对甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯收率的影响进行了计算。
计算数据与文献值及试验结果比较,表明计算结果可靠,对实验室研究及工业生产都有重要的指导意义。
关键词:2,4-二氨基甲苯;甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯;平衡常数;热力学分析中图分类号:TQ013.2 文献标识码:AThermodynamic Analysis of Synthesis of Toluene -2,4-DicarbamateWANG Gui -rong ,ZHAO Xin -qiang ,W ANG Yan -ji(School of Chemical Engineering and Technol ogy ,Hebei Univers ity of Technology ,Tianjin 300130,China )A bstract :The synthesis of toluene -2,4-dicarba mate (TDC )from 2,4-diamino toluene and dimethyl carbonate is a complex reaction system .The reaction heat ,Gibbs free energy change and equilibrium c onstant of the reactions are calculated by methods of group c ontribution .The effect of methanol content in the ra w material on the yield of TDC is investigated .The comparison among the estimated data ,literature data and experimental data show that the results of estimation are reasonable ,and the results are ver y important for experimental research and scale -up of the process .Key words :2,4-dia mino -toluene ;toluene -2,4-dicarba mate ;equilibrium constant ;thermodynamic analysis 甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI )是重要的有机化工中间体,是制备聚氨酯的重要原料。
2,4-甲苯二氨基甲酸酯分解反应性能及机理王桂荣;崔雪霞;贾晓强;赵新强;王延吉【期刊名称】《石油学报(石油加工)》【年(卷),期】2018(034)006【摘要】对不同种类的2,4-甲苯二氨基甲酸酯(TDC)分解制备2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)反应性能及Fe2 O3催化反应机理进行了研究.热重和差热扫描结果表明,不同2,4-甲苯二氨基甲酸酯的热分解温度由低到高次序为:2,4-甲苯二氨基甲酸苯酯(TDC(Ph))、2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯(TDC(Me))、2,4-甲苯二氨基甲酸丙酯(TDC(Pr))、2,4-甲苯二氨基甲酸丁酯(TDC(Bu));热分解温度高低反映了热分解反应的难易.而Fe2 O3催化分解实验表明,不同2,4-甲苯二氨基甲酸酯催化分解反应由易到难依次为TDC(Ph)、TDC(Bu)、TDC(Pr)、TDC(Me).可能是催化剂Fe2 O3的使用,使得不同2,4-甲苯二氨基甲酸酯催化分解的难易趋势与热分解的不同.借助FT IR表征,推测了Fe2 O3催化TDC(Me)分解反应的机理,表明催化剂Fe2 O3中的Fe3+与TDC(Me)中的羰基氧发生配位作用是催化分解的关键.【总页数】7页(P1082-1088)【作者】王桂荣;崔雪霞;贾晓强;赵新强;王延吉【作者单位】河北工业大学化工学院 ,天津 300130;河北工业大学化工学院 ,天津300130;河北工业大学化工学院 ,天津 300130;河北工业大学化工学院 ,天津300130;河北工业大学化工学院 ,天津 300130【正文语种】中文【中图分类】TQ323.8;O643【相关文献】1.利用红外光谱分析乙酸锌催化合成2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯的反应机理 [J], 马丹;王桂荣;王延吉;赵新强2.间二甲苯羰基化合成2,4-二甲基苯甲醛的反应机理研究 [J], 吴雨龙3.Fe2O3的表征及其催化2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯分解反应性能 [J], 赵茜; 崔雪霞; 王桂荣; 赵新强; 王延吉4.过硫酸钠缓释材料的释放性能及其对2,4-二硝基甲苯的降解效果 [J], 杨苑; 张倩; 彭昌盛; 伍斌; 徐靖文; 马福俊; 谷庆宝5.5-(3,5-二溴-2-吡啶偶氮)-2,4-二氨基甲苯在汞电极上的吸附还原机理研究 [J], 徐素君;施清照;吕荣山;朱岩因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610207662.5(22)申请日 2016.04.06(71)申请人 哈尔滨师范大学地址 150025 黑龙江省哈尔滨市利民经济开发区师大路1号哈尔滨师范大学江北校区(72)发明人 路嫔 牛芮 蔡清海 (74)专利代理机构 哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙) 23209代理人 荣玲(51)Int.Cl.C07C 269/00(2006.01)C07C 271/12(2006.01)B01J 29/40(2006.01)B01J 29/08(2006.01)B01J 29/70(2006.01)(54)发明名称一种氨基甲酸甲酯的催化合成方法(57)摘要本发明公开了一种氨基甲酸甲酯的催化合成方法,其具体步骤如下:a、往不锈钢反应釜中加入无水甲醇和尿素,然后加入改性分子筛催化剂进行搅拌;b、在油浴环境下加热反应;c、反应结束后冷却至室温,拆釜过滤,得到氨基甲酸甲酯。
本发明与现有方法相比,具有以下突出的效果:(1)反应条件较温和,压力为常压。
(2)工艺简单、操作容易。
(3)使用改性分子筛催化剂可重复利用。
(4)反应体系对设备没有腐蚀。
(5)反应原料易得,生产成本低。
(6)尿素的转化率近似达到100%,氨基甲酸甲酯的选择性为97.97%,其中对氨基甲酸甲酯的产率为97.97%。
权利要求书1页 说明书7页CN 105753740 A 2016.07.13C N 105753740A1.一种氨基甲酸甲酯的催化合成方法,其特征在于所述方法具体步骤如下:a、往不锈钢反应釜中加入无水甲醇和尿素,无水甲醇和尿素的摩尔比为20~70:1,然后加入改性分子筛催化剂进行搅拌,催化剂的质量是甲醇的质量的0.5~1.8%;b、在油浴环境下加热到160~190℃,反应5~10h;c、反应结束后冷却至室温,拆釜过滤,得到氨基甲酸甲酯。
T DI 和MDI 洁净合成方法的研究进展赵新强 王延吉3(河北工业大学化工学院 天津 300130)赵新强 男,38岁,副教授,硕士,从事绿色化学反应过程与工艺研究。
3联系人国家自然科学基金资助项目(29976010)2000201209收稿,2000205219修回摘 要 对甲苯二异氰酸酯(T DI )和二苯甲烷二异氰酸酯(M DI )的合成方法,尤其是用碳酸二甲酯(DMC )代替光气的洁净合成方法的研究进展进行了综述;重点讨论了反应所涉及到的催化剂体系及其反应性能。
关键词 甲苯二异氰酸酯 二苯甲烷二异氰酸酯 碳酸二甲酯 洁净合成Abstract The advances in the routes to synthesize toluene diis ocyanate and methylene diphenyl diis ocyanate ,especially the route using dimethyl carbonate to replace phosgene ,are reviewed.The em phasis is located in discussing the catalysts and their reactivity.K ey w ords T oluene diis ocyanate ,Methylene diphenyl diis ocyanate ,Dimethyl carbonate ,Clean synthesis甲苯二异氰酸酯(T DI )和4,4′2二苯甲烷二异氰酸酯(DMI )均为生产聚氨酯的重要原料,其聚氨酯产品广泛用于机电、船舶、航空、土木建筑、轻工和纺织等部门。
目前,世界T DI 和MDI 需求量分别以每年515%和8%的速度增长,而我国的需求量则分别以7%和10%~12%的速度增长[1]。
T DI 和MDI 的合成方法可分为光气路线和非光气路线。
混合酸催化合成二苯甲烷二氨基甲酸甲酯李士斌1,姚洁1,王越1,王公应13,李石新2,薛授2(11中科院成都有机化学研究所,成都610041;21中国石油乌鲁木齐石化分公司,乌鲁木齐831400)摘要:以混合酸为催化剂,水作溶剂,对苯氨基甲酸甲酯(MPC )和甲醛溶液或三聚甲醛缩合制备二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC )的反应进行了考察,考察了混合酸浓度、反应时间、原料配比、催化剂用量等条件对反应的影响。
以甲醛为甲基化试剂的最佳反应条件为:混合酸浓度30%、反应时间2h 、n (MPC )/n (HCHO )=1/1、反应温度100℃,MDC 收率为89147%;以三聚甲醛(STO )为甲基化试剂时,最佳反应条件为:混合酸浓度30%、反应时间5h 、反应温度105℃、n (MPC )/n (STO )=15/4,MDC 产率为75181%。
关键词:苯氨基甲酸甲酯;二苯甲烷二氨基甲酸甲酯;甲醛;混合酸催化中图分类号:TQ21 文献标识码:A 文章编号:100129219(2004)02233204收稿日期:2003-12-19;作者简介:李士斌(1976-),男,硕士;3通讯联系人:E 2mail :gywang @cioc 1ac 1cn ,Tel :(028)85215405。
0 前言二苯甲烷二氨基甲酸甲酯(MDC )是清洁生产二苯甲烷二异氰酸酯(MDI )的重要中间体。
而MDI 作为生产聚氨酯的原料需求量大且增长很快。
传统的MDI 合成方法为光气法,以光气、苯胺、甲醛为原料,其工艺路线如下:该路线存在环境污染、设备腐蚀严重和产品质量不高等问题,因此开发环境友好的MDI 合成新工艺成为国内外研究的焦点。
文献报道的非光气合成法主要有氧化羰化法、氨基甲酸酯热分解法等,其中以氨基甲酸酯热分解法最具竞争力,其合成路线如下: 该工艺路线中苯胺与碳酸二甲酯(DMC )反应合成苯氨基甲酸甲酯(MPC )已有文献报道[1-3],本课题组开发了以DMC 代替光气的清洁合成工艺,该工艺的第一步采用二元催化剂,以苯胺和DMC 为原料催化合成MPC ,获得了较好的效果[4]。
河北工业大学科技成果——甲苯-2,4-二氨基甲酸甲酯
(TDC)生产技术
项目简介
TDC为白色粉末状结晶,是一种重要的有机化合物。
本项目是碳酸二甲酯(DMC)与2,4-二氨基甲苯(TDA)催化合成2,4-甲苯二氨基甲酸甲酯(TDC),本工艺所用原料毒性低、污染小,反应条件温和,并且只有副产物甲醇。
该工艺过程既可以直接用于制备TDC作为杀虫、杀菌和解热镇痛的药物,更主要的是由TDC制备TDI。
市场需求与前景
我国对甲苯二异氰酸酯(TDI)的需求很大,而且需求量呈逐年增长的趋势。
主要依靠进口。
而国内仅有的几家生产厂家,均是引进国外的光气法生产技术,使用有毒的光气、副产物氯化氢腐蚀设备且污染环境。
新的TDI合成技术不仅可以顶替进口、填补国内空白,而且可以使我国在该领域处于世界先进水平,形成具有自主知识产权的TDI生产技术。
本项目在温和反应条件下DMC与TDA催化合成TDC,后续工艺使TDC分解即得到TDI。
此工艺所用原料毒性低、污染小,反应容易控制,只有副产物甲醇。
甲醇又是气相氧化羰基化生产DMC的原料。
因此两工艺相结合,可构成“零排放”的绿色合成工艺路线。
本项目对于环境保护和化工生产安全具有重要意义,TDI有非常好的市场前景,项目投产后可望获得较高的经济效益。
规模与投资年产500吨TDC,设备投资120万元
生产设备反应釜、过滤机、蒸发器、干燥器、换热器、精馏塔效益分析本项目对于环境保护和化工生产安全具有重要意义,投产后可望获得较高的经济效益。
合作方式合作开发。
文章编号:100123555(2007)0120087203收稿日期:2006211212.基金项目:国家自然科学基金项目(29976010)及河北省自然科学基金项目(202006).作者简介:王海鸥,1977,女,研究生,生物酶催化工艺过程.3通讯联系人,Tel:(022)60204061E -mail:yj w ang@hebut .edu .cn .生物酶催化合成甲苯二氨基甲酸甲酯反应的研究王海鸥,王延吉3,李 芳,赵新强(河北工业大学,绿色化工与高效节能河北省重点实验室天津300130)关 键 词:甲苯二异氰酸酯;碳酸二甲酯;甲苯二氨基甲酸甲酯;木瓜蛋白酶中图分类号:O643.3文献标识码:A 甲苯二氨基甲酸甲酯(T DC ),是碳酸酯法制备甲苯二异氰酸酯(T D I )的中间产物.碳酸二甲酯(DMC )代替光气与2,42二氨基甲苯(T DA )反应合成T DC,T DC 经催化或热分解制得T D I,这是一条没有污染物产生的绿色合成路线.碳酸酯法制备T D I 的关键是T DC 的催化合成.在以往的研究中,催化以上反应采用过碱性催化剂[1]、路易斯酸催化剂[2]、N ,N 取代的氨基甲酸酯的锌或铜的配合物[3]等类型的催化剂,从未有应用生物酶催化剂的有关报道.在非水介质中,生物酶对合成反应有较强的催化活性[4],并具有反应条件温和、后处理容易、结构稳定、不容易失活等优点.本文研究了生物酶催化剂上甲苯二氨基甲酸甲酯的合成.1实验方法在具塞磨口锥形瓶中加入一定量的DMC (脱水)、T DA 、有机溶剂和酶,于恒温水浴振荡器中反应.用美国W aters 公司515型双泵高效液相色谱仪(HP LC )进行主产物分析.2结果与讨论2.1生物酶催化剂的筛选本文选择了几种在非水介质中具有催化活性的酶作为该反应的催化剂,且在其最适温度范围内进行反应.实验结果如表1所示.表1不同酶催化合成T DC 的活性Table 1Enzy matic synthesis of T DC using different enzy mesEnzy mes Te mperature/℃Ti m e /h T DC Yield/%T DC Yield of blank experi m ent/%papain 4013.902222Flavourzy me 40273.752222Novozy m435607222222222CCL 307222222222PP L 307222222222T L I M (I M )407222222222Pep sin40721.512222 Reacti on conditi ons:n (T DA )/n (DMC )=1/20,Enzy me concentrati on 34.72mg/mL 由表1可知,木瓜蛋白酶(Papain )、风味蛋白酶(Flavourzy me )、胃蛋白酶(Pep sin )对此反应有一定的催化活性.其中,Papain 为催化剂时,T DC 产率最高,且其成本最低.故选择木瓜蛋白酶作为该 第21卷第1期分 子 催 化Vol .21,No .1 2007年2月JOURNAL OF MOLECULAR C AT ALYSI S (CH I N A )Feb . 2007 反应的催化剂进行研究.2.2有机溶剂的筛选有机溶剂对酶的影响,一般用l ogP 来表示.实验考察了四氢呋喃、甲苯等有机溶剂对Papain 催化此反应的影响,实验结果见表2.表2不同有机溶剂对papain 的影响Table 2The effect of s olvents on the Enzy maticsynthesis of T DCS olvent l ogP T DC Yield /%Tetrahydr ofuran 0.53.84tert 2Butyl alcohol 0.82.98T oluene 2.50.73n 2Hexane 3.51.20No S olvent2223.51 Reacti on conditi ons:n (T DA )/n (DMC )=1/10,B i ocatalystconcentrati on 17.4mg/mL,reacti on te mperature 40℃,reac 2ti on ti m e 40m in 由表2可知,木瓜蛋白酶在所用的四种溶剂和无溶剂条件下对此反应均有一定的催化活性.其中,四氢呋喃(Tetrahydr ofuran )为溶剂时Papain 催化此反应活性最强.本文又考察了溶剂用量对T DC 产率的影响(图略),得到Tetrahydr ofuran 用量为15mL /g Papain 时,T DC 产率最高达到3.84%.2.3反应条件对Papain 催化活性的影响分别考察了反应温度、底物配比、酶浓度和反应时间对Papain 催化合成T DC 的影响.实验结果如图1~4所示.图1反应温度对Papain 催化合成T DC 产率的影响Fig .1Effect of te mperature on T DC yield by Papain Reacti on conditi ons:n (T DA )/n (DMC )=1/20,enzy me concentrati on 17.36mg/mL,reacti on ti m e 60m in,revolu 2ti ons150r pm /min图2底物配比对Papain 催化合成T DC 产率的影响Fig .2Effect of substrate molar rati o on T DC yield by Papain Reacti on conditi ons:T DA 1g,tetrahydr ofuran 15mL /g papa 2in,reacti on te mperature 40℃,reacti on ti m e 60m in,revolu 2ti ons 150r pm /min图3Papain 浓度对催化合成T DC 产率的影响Fig .3Effect of enzy me concentrati on on T DC yield by Papain Reacti on conditi ons:T DA 1g,n (T DA )/n (DMC )=1/20,reacti on temperature 40℃,reacti on ti m e 60m in,revolu 2ti ons150r pm /min图4反应时间对Papain 催化合成T DC 产率的影响Fig .4Effect of Reacti on Ti m e on T DC yield by Papain Reacti on conditi ons:T DA 1g,n (T DA )/n (DMC )=1/20,re 2acti on temperature 40℃,revoluti ons150r pm /m in,enzy me concentrati on 17.36mg/mL88 分 子 催 化 第21卷 由图1可知,反应温度为40℃时,T DC 产率达到最大为3.91%.由图2可知,n (T DA )/n (DMC )=1/20时,T DC 产率达到最大. 由图3可知,酶浓度为17.4mg/mL 时,T DC 产率达到最大值3.94%.由图4可知,反应40分钟时,T DC 达到最高产率.3结论(1)木瓜蛋白酶对T DA 与DMC 为原料合成T DC 反应有较好的催化活性,适宜溶剂为四氢呋喃,其用量为15mL /g Papain .(2)优化了木瓜蛋白酶催化合成T DC 的反应条件.在n (T DA )/n (DMC )=1/20、酶浓度为17.4mg/mL 、反应温度40℃、反应时间为40分钟时,T DC 产率达到3.94%.参考文献:[1] Bosetti A ldo,Cesti Pietr o,Cauchi E manuele .US[P ],5688988.1997[2] Gurgi ol o A rthur E .US[P ],4268684.1981[3] Bosetti A ldo,Cesti Pietr o .US[P ],5698731.1997[4] Tian Gui 2ling (田桂玲),Xing Guo 2wen (邢国文),YeYun 2hua (叶蕴华).Ch inese J ou rna l of O rgan icChe m istry (有机化学),1998,18(1):11Study on the Synthesis of Toluene D i carbamate overBi ologi cal Enzy me Cat alystWANG Hai 2ou,WANG Yan 2ji3,L I Fang,Z HAO Xin 2qing(Key L ab of Green Che m ica l Technology &H igh 2efficient Energy Saving of Hebei P rovince,HebeiU nversity of Technology,Tianjin 300130,China )Abstract:T oluene dicarba mate (T DC )is an i m portant p recurs or f or p reparing t oluene diis ocyanate (T D I ).The bi o 2l ogical enzy me catalyst f or the synthesis of T DC fr om t oluene dia m ine (T DA )and di m ethyl carbonate (DMC )is in 2vestigated .It is f ound that papain exhibits the best catalgtic activity and the most suitable s olvent is tetrahydr ofu 2ran.The op ti m al reacti on conditi ons over papain are as f oll ows:reacti on te mperature,40℃;reacti on ti m e,40m i 2nutes;n (T DA )/n (DMC )=1/20,the enzy me concentrati on,17.4mg/mL;the yield of T DC is 3.94%.Key W ords:T oluene diis ocyanate;D i m ethyl Carbonate;Toluene D icarba mate;Papain更正因工作失误,发表在2006年第20卷,第6期,作者尹京花等论文“掺铁Ti O 2纳米微粒的制备及光催化活性”中的图1、图2有误,更正为: 图1Ti O 2溶胶的TG 2DT A 图 Fig .1TG 2DT A p r ofile of Ti O 2gel图2不同掺铁量的Ti O 2样品XRD 谱Fig .2XRD patterns of different dop ing rati o Fe3+-Ti O 2《分子催化》编辑部98第1期 王海鸥等:生物酶催化合成甲苯二氨基甲酸甲酯反应的研究。