桐油酰二乙醇胺的制備與表征

第5卷第3期包裝學(xué)報VoL5 No. 3013年7月Packaging JournalJuly 2013doi:10.3969/jss.16747100.201303.001桐油酰二乙醇胺的制備與表征王正祥’,陳亞平!,王建龍',陳洪2(1.湖南工業(yè)大學(xué)包裝與材料工程學(xué)院,湖南株洲4120072.中南林業(yè)科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,湖南長(cháng)沙41004)摘要:利用桐油和二乙醇胺間的轉酰胺基作用制備了桐油酰二乙醇胺,并提出了一種提純該產(chǎn)物的方法;同時(shí),運用紅外光譜和紫外光譜研究了所得桐油酰二乙醇胺的結構。研究結果顯示;純化后產(chǎn)物的紅外吸收譜帶符合桐油酰二乙醇胺分子結構中羥基、酰胺基和共軛雙鍵的特征吸收譜帶;桐油酰二乙醇胺和桐油具有相似的紫外吸收譜帶,在200-270mm和283-315mm處均有強吸收譜帶,但受酰胺基和羥基助色團的影響,桐油酰二乙醇胺的紫外吸收譜帶呈現出了一定的紅移。關(guān)鍵詞:桐油;桐油酰二乙醇胺;轉酰胺基作用中圖分類(lèi)號:TQ64585文獻標志碼:A文章編號:1674-71002013)03-001-04Synthesis and Characterization of Tung Oil Acid DiethanolamidesWang Zhengxiang Chen Yaping, Wang Jianlong, Chen Hong(1. School of Packaging and Material Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou Hunan 412007, China;2. College of Material Science and Engineering, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, ChinaAbstract: Tung oil acid diethanolamides was prepared by the transmidation reaction between tung oil anddiethanolamine, and a new purification process was put forward. The structure of tung oil acid diethanolamides has beennalyzed with Fourier Transform Infrared Spectrometer(FTIR) and Ultraviolet Visible Spectrometer(UV spectrometer).Theresult shows the characteristic FtiR bands of the product correspond to the relevant bands of tung oil acid diethanolamides,like hydroxyl, acylamino and conjugated double bond; The UV absorption bands of tung oil and tung oil acid diethanolamidesare quite similar, both have strong absorption in the range 200-270 nm and 283-315 nm, but the UV absorption bands oftung oil acid diethanolamides present red shift under the influence of acylamino and hydroxyKey words: tung oil; tung oil acid diethanolamides; transamidation0引言究開(kāi)發(fā)生物基產(chǎn)品顯得越來(lái)越重要3。桐油(tung隨著(zhù)石油資源的日益枯竭和人們環(huán)保意識的逐oil)又被稱(chēng)為中國木油( Chinese wood oil,是一種漸增強,科研工作者們發(fā)現利用可以再生的資源研很好的干性油,具有3個(gè)共軛雙鍵的獨特化學(xué)結構。收稿日期:2013-03-10基金項目:湖南省研究生科研創(chuàng )新基金資助項目(CX2012B402),湖南省高校創(chuàng )新平臺開(kāi)放基金資助項目(O9KQ91)作者簡(jiǎn)介:王正祥(1963-,男,湖南安化人,湖南工業(yè)大學(xué)教授,博士,主要從事高分子合成與改性方面的教學(xué)與研究E-mail:wangzhengxiangcs@163.com中國煤化工通信作者:陳洪(1966),男,江西樂(lè )安人,中南林業(yè)科技大學(xué)教授,博士CNMHG源材料和材料表面工程方面的研究,E-mail:chenpapers@163.com包裝學(xué)報013年這一結構使得它具有許多其它植物油不可代替的優(yōu)良的物理化學(xué)性能,現已被廣泛地應用于涂料、油墨等領(lǐng)域,是一種天然的化工原料,符合綠色環(huán)保BHN CHONa,90-120℃和可持續發(fā)展的要求-。CH.OCY紫外光固化水性聚氨酯材料具有低揮發(fā)性有機CHOH化合物( volatile organic compounds,ⅤoOC)含量、低能耗、環(huán)境友好、固化速率快等特點(diǎn),因而得到了迅速地發(fā)展81。然而,紫外光固化水性聚氨酯的合成原料主要依賴(lài)于石油基產(chǎn)品,不利于國家的可持圖1桐油酰二乙醇胺的制備工藝續發(fā)展戰略。如能將桐油或其衍生物引入聚氨酯材Fig. 1 The preparation process of tung oil acid料中,不僅能節約資源,緩解石油危機,而且有利ethanolamide于擴大桐油的應用范圍121。為此,本研究利用桐1.22樣品的制備油和二乙醇胺之間的轉酰胺基作用,制備了桐油酰將計量好的桐油、二乙醇胺和甲醇鈉轉入裝有二乙醇胺,并且對該物質(zhì)的提純提出了一種新的方攪拌器、溫度計和冷凝管的四口燒瓶之中,并且在法。同時(shí),采用紅外光譜分析與紫外光譜分析對所氮氣保護下,將這一混合溶液于90-120℃條件下反得產(chǎn)物的結構進(jìn)行了表征,該桐油衍生物的制備與應8h,即可制得桐油酰二乙醇胺。但由于該制備反純化為開(kāi)辟桐油在聚氨酯等中的應用提供了一條新應為可逆反應,因此,所得反應產(chǎn)物為含有丙三醇的途徑。二乙醇胺、桐油及桐油酰二乙醇胺的混合物。1.23樣品的提純1實(shí)驗部分由于桐油不溶于水,丙三醇和二乙醇胺易溶于水,而桐油酰二乙醇胺在水中呈懸浮狀,因此,可1.1原料試劑和檢測儀器利用這一性質(zhì),將未反應完全的桐油分離出去。同1)原料與試劑時(shí),丙三醇、水、二乙醇胺不溶于四氯化碳,而桐桐油,工業(yè)純,市售;油酰二乙醇胺溶于四氯化碳,因此,可利用這一性甲醇鈉 CH ONa,分析純,由阿拉丁試劑有限公質(zhì),將桐油酰二乙醇胺萃取出來(lái)。司生產(chǎn);提純桐油酰二乙醇胺的具體操作為:首先,向制二乙醇胺( diethanolamine,DEA),分析純,由天備的混合物中加入足量的飽和氯化鈉水溶液,充分津富宇精細化工有限公司生產(chǎn);振蕩后靜置分層,以去除混合物中未反應完全的桐四氯甲烷CCL4,分析純,由湖南匯虹試劑有限油。然后,向該懸浮混合液中加入足量的四氯化碳公司生產(chǎn)溶液,將桐油酰二乙醇胺萃取出來(lái)。重復如上提純2)檢測儀器操作2~4次。最后,將所得萃取液進(jìn)行蒸餾操作,以傅里葉變換紅外光譜儀, Nicolet380型,由美國尼蒸除其中的溶劑,蒸餾后即可得到純凈的桐油酰二高力儀器公司( Thermo Nicolet Corpora-tion)生產(chǎn)乙醇胺產(chǎn)品。紫外-可見(jiàn)分光光度計, Lambda950型,由美國1.2.4樣品的表征珀金埃爾默儀器有限公司( Perkin-Elmer Corporation)1)紅外光譜分析生產(chǎn)。采用溴化鉀壓片并結合涂膜法測定樣品的紅外1.2桐油酰二乙醇胺的制備及純化光譜。具體操作如下:將一定細度(200目以下)的121制備反應原理溴化鉀于紅外光譜儀配套的壓片機上壓制成透明的桐油的主要成份為桐油酸甘油酯,其分子中的薄片,將樣品在溴化鉀片上均勻涂成薄膜,于紅外酯鍵上由于受吸電子的氧原子的影響而帶有部分正烘箱中烘干以去除溶劑,然后在 Nicolet380型紅外光電荷,因此,它易于受親核試劑的進(jìn)攻;在二乙醇胺譜儀上進(jìn)行測定。分子中,其氮原子帶有孤對電子,為親核試劑。因此,2)紫外光譜分析在催化劑甲醇鈉的作用下,二乙醇胺可以與桐油發(fā)配制桐油中國煤化工甲烷溶液(濃生親核取代反應,生成桐油酰二乙醇胺,其反應式如度為1%~5%CNMHG容劑,于石英圖1所示。玻璃池中,在 Lambda950型紫外-可見(jiàn)分光光度計中第3期王正祥,等桐油酰二乙醇胺的制備與表征測定其紫外光譜。2.75225tung oil acid diethanolamide2結果與討論2.1紅外光譜分析圖2中的2條曲線(xiàn)分別為桐油及樣品桐油酰二乙醇胺的紅外光譜吸收分析。0750.tungwavelenth/nmdiethanolamides738圖3桐油與桐油酰二乙醵胺縮合物的紫外光譜of tung ofig. 3 The UV absorbance spectra of tung oil and tung oilacid diethanolamides364根據分子軌道理論,分子吸收能量后,外層的價(jià)46610519電子會(huì )產(chǎn)生電子能級間的躍遷。即成鍵電子從基態(tài)4000350030002500l5001000500(成鍵軌道)向激發(fā)態(tài)(反鍵軌道)躍進(jìn)(8+8,ππ’躍遷),未成鍵電子被激發(fā)向反鍵軌道躍遷(n圖2桐油與桐油酰二乙醇胺縮合物的紅外光譜圖Fig. 2 The FTIR spectra of tung oil and tung oil acidδ,n→π躍遷)。桐油和桐油酰二乙醇胺縮合物的diethanolamides分子結構中均含有3個(gè)共軛雙鍵和一CO一生色團結由圖2所示的桐油酰二乙醇胺紅外光譜吸收圖構,共軛體系中的鍵價(jià)電子吸收能量后由π成鍵軌道向π反鍵軌道躍遷,在200-270m和283-315m處中可以看出:在3355cm處為一OH的伸縮振動(dòng)特產(chǎn)生高強吸收帶,并且這2個(gè)最大的吸收峰分別位征吸收峰,1051cm處為伯羥基中C-O的伸縮振動(dòng)特征吸收峰;2925cm1和2854cm處分別為甲基于=258mm和m=295mm處;一CO-結構中,氧和亞甲基中C一H的伸縮振動(dòng)特征吸收峰,1460C2原子的未成鍵n電子吸收能量后,被激發(fā)向π反鍵軌處為亞甲基中C—H的彎曲振動(dòng)特征吸收峰;3011cm道躍遷,n→+的躍遷在275m處產(chǎn)生弱吸收帶。對處為共軛雙鍵中C一H的伸縮振動(dòng)特征吸收峰比圖3中的2條擬合曲線(xiàn)可知:桐油酰二乙醇胺縮合1366cm1處為共軛雙鍵中C-H的面內彎曲振動(dòng)特物的紫外吸收譜帶較桐油的紫外吸收譜帶具有一定程度的紅移,且在200mm處的紅移較為明顯。這可征吸收峰,而993,869cm處均為共軛雙鍵中C一H的面外彎曲振動(dòng)特征吸收峰;1621cm1處為酰胺基能是因為桐油中含有一CH3和一0—2個(gè)助色團結團中C=O的伸縮振動(dòng)特征吸收峰;1557cm1和構;而桐油酰二乙醇胺縮合物中含有一CH3,一NR2和一OH3個(gè)助色團結構,且一NR2結構中,氮原子1211cm處均為C一N的伸縮振動(dòng)特征吸收峰的極性強于—O-結構中氧原子的極性,電子的離cm處為(CH2)中CH2的面內搖擺振動(dòng)特征吸域性使得氮原子上的電子更容易被激發(fā),因而桐油收峰。對比圖2中桐油的紅外吸收譜帶和桐油酰二乙酰二乙醇胺縮合物的譜帶呈現出了一定的紅移和增醇胺的紅外吸收譜帶可以發(fā)現:桐油酰二乙醇胺的色效應。紅外吸收諧帶中,163m處C-0-的伸縮振3結論動(dòng)特征吸收峰和1738cm處酯基中C=O的伸縮振動(dòng)特征吸收峰均消失;而1621cm-處出現了酰胺基中)利用桐油與二乙醇胺的親核取代反應,可以C=O的強振動(dòng)特征吸收峰,1051cm處出現了伯羥制備出桐油酰二乙醇胺,并且,通過(guò)先添加飽和氯基中C—O的伸縮振動(dòng)特征吸收峰。這些結果表明:化鈉水溶液,然后以四氯化碳溶液萃取的方法可以桐油和二乙醇胺確實(shí)進(jìn)行了轉酰胺基作用,并且提純對產(chǎn)物進(jìn)行提純后的產(chǎn)品為純凈的桐油酰二乙醇胺。2)對樣品進(jìn)行的紅外光譜分析結果表明,所制2.2紫外光譜分析得產(chǎn)品的紅外中國煤化工分子結構的桐油與桐油酰二乙醇胺縮合物的紫外光譜分析紅外特征吸收CNMHG結果如圖3所示。3)對樣品進(jìn)行的紫外光譜研究表明,桐油和桐4包裝學(xué)報013年油酰二乙醇胺具有相似的紫外譜帶吸收特性,但后I12-117.者的紫外譜帶呈現出了一定的紅移和增強。[10] Young Uk Ahn, Su Kyoung Lee, Sang Kuk Lee, et alUV Curable Polyurethane Dispersions from Polyisocyanate參考文獻and Organosilane[J]. 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