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本文以肉桂醛为原料,开展了碱性水解-水蒸汽蒸馏耦合体系的研究,探索了跟踪反应过程的分析方法,了解了反应生成的主要副产物5-苯基-2,4-戊二烯醛(简称PPDA),为肉桂油深加工制备天然苯甲醛提供了基础。主要研究内容和取得结果有如下几方面:
(1)研究了肉桂醛碱性水解的反应程度、反应体系的各生成物的竞争性反应机理,结果表明:肉桂醛在耦合条件下水解的前15 min,相对于其他产物,PPDA的生成速率最快;15 min以后,反应体系趋于平衡。
(2)进行了肉桂醛与乙醛生成PPDA的合成反应实验,并对产物进行了分离纯化:100℃下回流反应1 h,先间歇蒸馏,再采用柱色谱法——两根色谱柱串联使用一次过柱。得到质量百分含量为95.93%的PPDA。
(3)采用紫外-可见分光光度法构建了苯甲醛、肉桂醛和PPDA的三组分分析方法,得出了混合体系的定量分析关系分别为:CPPDA=(A338+0.0389)/0.1740,C肉桂醛=(A303-0.1177 CPPDA)/0.1138,C苯甲醛=(A255-0.0427 C肉桂醛-0.0209 CPPDA)/0.0597。
(4)利用苯甲醛沸点比肉桂醛低的特点,探索了肉桂醛碱性水解-水蒸汽蒸馏耦合制备苯甲醛的方法。跟踪检测了反应温度在40、45、50、55和60℃,反应液初始浓度小于1.43×10-3 g×mL-1的条件下肉桂醛的水解反应,进行了水解反应动力学研究。结果表明,反应呈表观一级反应。40、45、50、55和60℃下的反应速率常数分别为1.33×10-2、2.11×10-2、2.85×10-2、3.70×10-2和5.13×10-2 min-1,反应的活化能为56.59 kJ·mol-1。