畢業(yè)設(shè)計（論文）葡萄糖酸的制備及其性質(zhì)研究

1、衡衡陽陽師師范范學(xué)學(xué)院院 畢畢業(yè)業(yè)論論文文（設(shè)設(shè)計計）題題 目：目：葡萄糖酸的制備及其性質(zhì)葡萄糖酸的制備及其性質(zhì)研究研究所所 在在 系：系： 化學(xué)與材料科學(xué)系化學(xué)與材料科學(xué)系 專專 業(yè)：業(yè)： 化化 學(xué)學(xué) 學(xué)學(xué) 號：號： 作者姓名：作者姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 20082008 年年 5 5 月月 日日1葡萄糖酸的制備及其性質(zhì)研究葡萄糖酸的制備及其性質(zhì)研究化學(xué)與材料科學(xué)系化學(xué)與材料科學(xué)系 化學(xué)專業(yè)化學(xué)專業(yè)學(xué)號：學(xué)號：0606 姓名：姓名： 指導(dǎo)老師指導(dǎo)老師: :屈景年屈景年 摘摘 要要: :本文以葡萄糖為原料，過氧化氫為氧化劑合成了葡萄糖酸，研究了氧化過程中原料配比、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度和過氧

2、化氫的濃度對反應(yīng)的影響。用紅外光譜分析對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進行了確定,并測定了葡萄糖酸水溶液在常溫下的離解常數(shù)。實驗結(jié)果表明：用該方法合成葡萄糖酸，用時較短、操作簡單、產(chǎn)率可達(dá) 90%以上。反應(yīng)的最佳條件是：葡萄糖與過氧化氫的摩爾比為 1:1.5，反應(yīng)溫度為 75，反應(yīng)時間為 2 小時。葡萄糖酸在水溶液中離解常數(shù) k=2.510-4。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：葡萄糖；過氧化氫；葡萄糖酸；離解常數(shù)2目目 錄錄1 前言.31.1 葡萄糖酸性質(zhì)簡介 .31.2 葡萄糖酸的發(fā)現(xiàn)及用途 .31.3 葡萄糖酸的生產(chǎn)方法簡介 .41.3.1 生物發(fā)酵法 .41.3.2 均相催化氧化法 .51.3.3 電解氧化法 .51.3.

3、4 多相催化氧化法 .61.4 葡萄糖酸及其衍生產(chǎn)品的國內(nèi)外生產(chǎn)概述 .61.5 本文研究的意義 .72 實驗部分.72.1 儀器與試劑 .72.1.1 儀器.72.1.2 試劑 .72.2 實驗條件的探索 .82.2.1 反應(yīng)溫度對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響 .82.2.2 不同配料比對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響 .92.2.3 過氧化氫的濃度對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響 .102.2.4 反應(yīng)時間對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響 .102.3 葡萄糖酸的制備 .112.4 葡萄糖酸電離常數(shù)的測定 .113 紅外光譜分析 .123.1 葡萄糖的紅外光譜分析 .123.2 葡萄糖酸的紅外光譜分析 .134 結(jié)論.13致謝.13參

4、考文獻(xiàn).1431 前言1.1 葡萄糖酸性質(zhì)簡介葡萄糖酸為白色或淡黃色的結(jié)晶體，它具有脂肪有機酸的反應(yīng)性質(zhì)，游離的糖酸在水中的溶解度大，微溶于乙醇，水溶液中可以電離出一個質(zhì)子，離解常數(shù)為 2.510-41。熔點為 131。因晶體與母液分離困難，而要在乙醇中才易于分離，因此，工業(yè)級的葡萄糖酸一般配制成 50%濃度的濃縮液。葡萄糖酸水溶液體系中的組分相當(dāng)復(fù)雜，存在著下列動態(tài)平衡：葡萄糖酸內(nèi)酯 葡萄糖酸 葡萄糖酸內(nèi)酯葡萄糖酸水溶液在溫度 3070之間，于過飽和的情況下可以結(jié)晶出 -內(nèi)脂，在 70以上過飽和溶液中能結(jié)晶出 -內(nèi)脂，但需要很長的時間。葡萄糖酸的結(jié)構(gòu)式如右圖：由葡萄糖酸結(jié)構(gòu)式可以看出，葡萄糖

5、酸是一種五羥基己酸，含有 4 個不對稱碳原子，整個分子也是不對稱的，因此，葡萄糖酸具有旋光性。它有一些突出的優(yōu)點:無毒、無腐蝕性、酸味爽口，并具有防腐功能，能與 ca、mg、fe 等二價或三價金屬離子形成水溶性絡(luò)合物2。1.2 葡萄糖酸的發(fā)現(xiàn)及用途葡萄糖酸是 bontraux1887 年在研究乳酸發(fā)酵時發(fā)現(xiàn)的3。它還存在于許多發(fā)酵食品中，釀醋過程中也會產(chǎn)生葡萄糖酸，并且它對醋的風(fēng)味產(chǎn)生很大影響，釀造醋與合成醋的差別就在于合成醋中不含葡萄糖酸。此后又有許多學(xué)者對其進行了研究4,5,6，發(fā)現(xiàn)葡萄糖酸具有許多一般有機酸所沒有的性質(zhì)和作用，然而與其它有機酸相比，葡萄糖酸沒有在食品工業(yè)中發(fā)揮應(yīng)有的作用，

6、近幾年人們對腸道有益菌群雙歧桿菌增殖因子的研究中，發(fā)現(xiàn)葡萄糖酸也具增殖雙歧桿菌的作用，這一新功能的發(fā)現(xiàn)，使葡萄糖酸在食品工業(yè)中將會得到更廣泛的應(yīng)用。葡萄糖酸是有機弱酸,葡萄糖酸又是一種生化試劑7。由葡萄糖酸合成的鐵鹽、鋅鹽、鈣鹽、錳鹽、銅鹽等是人體補充微量元素的途徑。在水處理、電鍍方面作絡(luò)合劑ohhoohohco2hch2oh4和水質(zhì)穩(wěn)定劑，具有除垢、緩蝕作用。它具有酸性在食品上作酸味劑、防腐劑。葡萄糖酸與鈉、鈣、鋅、亞鐵等金屬氧化物合成制得葡萄糖酸鈉，葡萄糖酸鈣，葡萄糖酸鋅，葡萄糖酸亞鐵等鹽。它們在化工、食品、醫(yī)藥、輕工等行業(yè)有著廣泛的用途，其中葡萄糖酸鈉由于其優(yōu)良的螯合性能而被廣泛用于水質(zhì)

7、處理、電鍍、金屬與非金屬的表面清洗及水泥生產(chǎn)等多個工業(yè)部門8。葡萄糖酸是化工、醫(yī)藥及食品等產(chǎn)品的重要中間體，可用來生產(chǎn)葡萄糖酸的衍生物，也可直接作為一種產(chǎn)品，用在乳品工業(yè)上防止乳品沉淀，用在食品配方中作為酸味劑,也用來配制家用或工廠用清洗劑(替代多磷酸鹽)、織物加工和金屬加工的助劑、皮革礬鞣劑、去藻劑、金屬除銹劑、建筑工業(yè)上混凝土的塑化劑、生物降解的螯合劑及二次采油的防沉淀劑等。亦用于石油、化工企業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的水處理藥劑、鋼鐵表面處理劑和水泥強化劑。葡萄糖酸(鹽)在日常生活中可作為食品添加劑、營養(yǎng)增補劑，在飲料果露中可代替蔗糖改善飲料的口感和降低熱能。美國及日本等國家早在 20世紀(jì) 50

8、年代就開始大批量生產(chǎn)，目前世界葡萄糖酸鹽的產(chǎn)量約四萬噸，而我國總產(chǎn)量不足千噸，因此葡萄糖酸的研究及生產(chǎn)具有廣闊的發(fā)展前景9。1.3 葡萄糖酸的生產(chǎn)方法簡介當(dāng)前從葡萄糖制葡萄糖酸生產(chǎn)方法主要有:生物發(fā)酵法、均相催化氧化法、電解氧化法和多相催化氧化法。1.3.1 生物發(fā)酵法該法是利用微生物的氧化作用將葡萄糖合成葡萄糖酸，可以分為真菌發(fā)酵、細(xì)菌發(fā)酵、霉菌發(fā)酵、固定化細(xì)胞和固定化酶發(fā)酵法。目前普遍采用的是黑曲霉菌發(fā)酵法10,11，固定化細(xì)胞和固定化酶12是上世紀(jì) 60 年代發(fā)展起來的方法，酶(細(xì)胞)的固定化方法可大致分為吸附法、共價偶聯(lián)法、交聯(lián)法及包埋法等 4 種。吸附法是通過載體表面和酶表面間的次級

9、鍵相互作用而達(dá)到酶固定；共價偶聯(lián)法是通過共價鍵將酶活性側(cè)鏈基團與載體的功能基結(jié)合，從而達(dá)到固定酶的作用，這種固定酶的方法表現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性，并且有利于酶的連續(xù)使用；交聯(lián)法是利用雙功能或多功能基團試劑在酶分子之間交聯(lián)、架橋固定酶，酶容易失活；包埋法包括：網(wǎng)格包埋、微囊型包埋及脂質(zhì)體包埋等，包埋法因酶本身不參與化學(xué)結(jié)合反應(yīng),故可獲得較高的酶活性，但固定化細(xì)胞和固定化酶法存在擴散限制，因而耗氧量極大，傳氧速率提高是一個很大的難題13。因此，設(shè)計、合成性能優(yōu)異的新型酶固定化材料，開發(fā)簡便、實用的固定化方法5是目前固定化酶研究的重點之一。近年來，又發(fā)展了生物催化法制葡萄糖酸14，該法利用膜過濾出反應(yīng)產(chǎn)

10、物酸，并及時從反應(yīng)液中把酸轉(zhuǎn)移走,降低了反應(yīng)產(chǎn)物(酸)對催化劑(細(xì)菌)的抑制作用，與傳統(tǒng)方法相比，細(xì)菌的循環(huán)利用增加了細(xì)菌的含量，從而提高了產(chǎn)率。目前我國多采用發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈣，然后用葡萄糖酸鈣經(jīng)過離子交換、蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶合成葡萄糖酸。1.3.2 均相催化氧化法均相催化氧化法主要指 h2o2氧化法15，即以 h2o2為氧化劑在催化條件下將葡萄糖氧化為葡萄糖酸。由于 h2o2價廉易得，用其作氧化劑時反應(yīng)條件溫和無污染等優(yōu)點，是一環(huán)境友好的氧化劑。一般認(rèn)為：h2o2將醛氧化成羧酸的能力很弱，但在無任何有機溶劑、鹵化物和金屬催化劑的條件下，在醛氧化反應(yīng)中可得到很好的結(jié)果。均相化學(xué)氧化法機理有兩種

11、：一是通過調(diào)整反應(yīng)條件為強堿性條件下，達(dá)到限制氧化劑(如次氯酸鈉及過氧化氫等)的氧化能力，從而把葡萄糖的醛基氧化成羧基；二是ashida 等提出的當(dāng)加入氫離子接受體(某些酮、烯、氧在 raney ni 存在下是合適的氫離子接受體)時，葡萄糖向葡萄糖酸轉(zhuǎn)化的 cannizarro 機理8,12。汪祖模及高樹桐等人14,16分別采用過氧化氫、次氯酸鈉作為氧化劑，產(chǎn)率分別為 70%和 90%，實現(xiàn)了工業(yè)化中試。但均相化學(xué)氧化法需要嚴(yán)格控制催化劑在反應(yīng)液中有效成分的含量，對溫度、溶液 ph值有依賴性，中間步驟多，副產(chǎn)物多，產(chǎn)物難于分離，且作為催化劑的鹽難以再生，產(chǎn)率較低，反應(yīng)時間較長，且對環(huán)境有較大污

12、染。1.3.3 電解氧化法從電解方式上,電解氧化法合成葡萄糖酸可以分為直接電解合成法、間接電解合成法，以及“成對電解”合成法17。此法是在電解槽中加入一定含量的葡萄糖溶液，再加入適宜的電解質(zhì)，在一定的溫度、電壓和恒定的電流密度下將葡萄糖電解氧化18。反應(yīng)原理是用電解的方法得到合適的“氧化介質(zhì)” ，然后利用此“氧化介質(zhì)”氧化葡萄糖生成葡萄糖酸。直接電解合成法和間接電解合成法都是在陽極區(qū)發(fā)生反應(yīng),而“成對電解”合成法則是同時在陰陽兩極區(qū)域都發(fā)生反應(yīng)，因而電解效率比較高。電解氧化法制葡萄糖酸在國外已有工業(yè)化生產(chǎn)，電化學(xué)氧化法雖然克服了生物發(fā)酵法和均相化學(xué)氧化法的副產(chǎn)物多及過程多等缺點，但在工業(yè)生產(chǎn)中

13、能耗大，條件不易控制，因此工業(yè)化生產(chǎn)很少采用。61.3.4 多相催化氧化法多相催化氧化法是以含氧氣體為氧源，以吸附在活性炭和二氧化硅等載體上的鉑、鈀或金等貴金屬作催化劑，在堿性條件下催化氧化葡萄糖制取葡萄糖酸鹽的氣、液、固三相反應(yīng)。該方法具有工藝過程簡單、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時間短、轉(zhuǎn)化率高、三廢少和產(chǎn)物易處理等優(yōu)點。最常用的催化劑載體是活性炭，活性炭的孔結(jié)構(gòu)和孔徑分布對催化劑的活性有著十分重要的影響，它不僅決定貴金屬晶粒在活性炭表面的分散程度，也控制反應(yīng)分子到達(dá)金屬晶粒表面的能力。目前葡萄糖的多相催化氧化制葡萄糖酸是研究熱點，而催化劑全部是 pt、pd 和au 催化體系，目前尚沒有發(fā)現(xiàn)有其他用

14、于葡萄糖氧化制葡萄糖酸的活性金屬。到目前為止，關(guān)于葡萄糖均相催化氧化的研究較少，如何開發(fā)葡萄糖均相催化氧化催化劑體系將會成為值得研究的課題。1.4 葡萄糖酸及其衍生產(chǎn)品的國內(nèi)外生產(chǎn)概述目前國際上多用生化氧化法，在我國主要是通過發(fā)酵法生產(chǎn)葡萄糖酸鈣，再將葡萄糖酸鈣進行酸化處理得到葡萄糖酸，然后再制成各種葡萄糖酸鹽。該法設(shè)備龐大，投資費用高，且副產(chǎn)品多產(chǎn)品分離純化比較困難，因而生產(chǎn)成本較高。催化氧化法以其特有的高效、低污染和設(shè)備簡單的一步法優(yōu)勢，具有工藝過程簡單、反應(yīng)條件溫和、原料轉(zhuǎn)化率高和無污染等優(yōu)點，是研究的熱點19。目前全世界葡萄糖酸、鹽及內(nèi)酯的年總產(chǎn)量約 3 萬多 t，美國生產(chǎn)約。.5 萬

15、 t，日本生產(chǎn)約 1. 2 萬 t。我國在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)規(guī)模和成本與國外相比均有一段距離。我國葡萄糖酸鹽生產(chǎn)廠家 20 多家，總生產(chǎn)能力在 6000t/a 左右，最大的為 1500t/a，最小的僅十幾噸。 由此可見，目前我國葡萄糖酸衍生產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝落后，成本高，與國外相比有一段距離，積極研究采用新工藝發(fā)展葡萄糖酸衍生產(chǎn)品，具有重要的現(xiàn)實意義和顯著的經(jīng)濟效益20。本文在前人研究的基礎(chǔ)上以過氧化氫為氧化劑，在恒溫水浴下，將葡萄糖氧化為葡萄糖酸。其過程如下：ohhoohohchoch2ohohhoohohco2hch2ohh2o271.51.5 本文研究的意義本文研究的意義 葡萄糖酸的鋅、亞鐵和銅

16、鹽是 1983 年國際 fao/who(世界糧農(nóng)和衛(wèi)生組織)專家委員會推薦的對人體完全無害的、有效安全和必要的含品添加劑和營兼增補劑。 本文的研究是為了尋求一種反應(yīng)時間較短、反應(yīng)條件溫和、操作簡易、產(chǎn)率較高 、對環(huán)境無污染的合成葡萄糖酸的方法。因為葡萄糖酸（鹽）廣泛應(yīng)用于食品、化工、醫(yī)藥、輕工業(yè)等領(lǐng)域，所以尋求一種高效的合成葡萄糖酸的方法有著很重要的意義。2 實驗部分 2.1 儀器與試劑2.1.1 儀器表 1 實驗儀器儀器名稱型號生產(chǎn)廠家紅外光譜儀ftir-8700 型日本島津制作所電熱恒溫水浴鍋hhs 型上海醫(yī)療機械五廠直熱電熱套dm 型山東城華魯儀器公司循環(huán)水式多用真空泵shb-鄭州長城科

17、工貿(mào)有限公司電子天平ae200 型梅特勒托利多有限公司電熱鼓風(fēng)干燥箱101a2b 型上海市實驗儀器總廠集熱恒溫加熱磁力攪拌器df101b 型江蘇金華儀器廠雙目顯微熔點測定儀xt4泰克儀器有限公司2.1.2 試劑表 2 實驗試劑試劑名稱規(guī)格生產(chǎn)廠家葡萄糖分析純天津市大茂化學(xué)試劑廠過氧化氫分析純天津市大茂化學(xué)試劑廠無水乙醇分析純天津巴斯夫化工有限公司氫氧化鈉分析純天津市大茂化學(xué)試劑廠8鄰苯二甲酸氫鉀分析純天津市大茂化學(xué)儀器供應(yīng)站酚酞分析純湘中地質(zhì)實驗研究所丙酮分析純天津巴斯夫化工有限公司無水乙醚分析純天津巴斯夫化工有限公司2.2 實驗條件的探索2.2.1 反應(yīng)溫度對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響 此反應(yīng)中，反

18、應(yīng)溫度對實驗結(jié)果的影響較大。因此，本文在此研究了反應(yīng)溫度對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響，其實驗過程及結(jié)果如下：稱取 0.05mol(9.0g)葡萄糖，置于 250ml 三頸燒瓶中，加入 10ml 含過氧化氫 30%的雙氧水，裝上回流裝置，在恒溫磁力攪拌器中水浴加熱，并設(shè)置在不同的溫度下反應(yīng)。攪拌得到無色透明的葡萄糖酸溶液。反應(yīng) 3 小時后，停止反應(yīng)。用移液管取出反應(yīng)液,以酚酞作指示劑，0.01mol/l 的標(biāo)準(zhǔn) naoh 溶液滴定，計算葡萄糖酸的濃度，此時葡萄糖酸的產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如下表所示：表 3 反應(yīng)溫度與葡萄糖酸產(chǎn)率的關(guān)系溫度/6065707580產(chǎn)率82%84%88%90%88%圖 1 葡萄糖酸

19、的產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系圖由上圖可以看出，反應(yīng)溫度為 75時，葡萄糖酸的產(chǎn)率最高，反應(yīng)的效果最好。通過對該實驗溫度條件的探索，此反應(yīng)的最佳溫度為 75。因此，反應(yīng)溫度在 75的時候最適宜。80%82%84%86%88%90%92%5060708090溫度/產(chǎn)率92.2.2 不同配料比對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響本實驗中關(guān)鍵的步驟是葡萄糖化為葡萄糖酸的一步，過氧化氫和葡萄糖配比對本實驗有較大的影響。因此，本文研究了過氧化氫和葡萄糖配比對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響，其實驗過程與結(jié)果如下：稱取 0.05mol(9.0g)葡萄糖，置于 250ml 三頸燒瓶中，加入 20ml 含過氧化氫 30%的雙氧水（即葡萄糖與過氧化

20、氫的摩爾比為 1：4.0 時） ，裝上回流裝置，在恒溫磁力攪拌器中水浴加熱、溫度控制在 75。攪拌得到無色透明的葡萄糖酸溶液。反應(yīng) 3 小時后，停止反應(yīng)。用移液管取出反應(yīng)液，以酚酞作指示劑，0.01mol/l 的標(biāo)準(zhǔn) naoh 溶液滴定，計算葡萄糖酸的濃度, 就可求出葡萄糖酸的產(chǎn)率。其它條件不變時，只改變過氧化氫與葡萄糖的摩爾比?？傻贸鲞^氧化氫與葡萄糖的不同配料比與葡萄糖酸產(chǎn)率的關(guān)系如下表所示： 表 4 過氧化氫與葡萄糖的配料比與葡萄糖酸產(chǎn)率的關(guān)系配料比1.0：11.5：12.0：12.5：13.0：13.5：14.0：1產(chǎn)率78%90%90%90%90%90%90%圖 2 葡萄糖酸的產(chǎn)率隨不

21、同配料比變化的關(guān)系圖由上圖可以看出，適當(dāng)提高過氧化氫的用量，有利于提高葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡萄糖酸的轉(zhuǎn)化率，對提高葡萄糖酸的產(chǎn)率和質(zhì)量都是有益的。從上圖還可以看出當(dāng)過氧化氫和葡萄糖以摩爾比 1:1 配料時氧化是十分不完全的，這可能是反應(yīng)過程中過氧化氫分解之故。但是，雙氧水的用量提高太多對葡萄糖酸的轉(zhuǎn)化率的提高意義并不大,尤其是達(dá)到 90%轉(zhuǎn)化率所需的時間并沒有益處。因此，物質(zhì)量的比，葡萄糖過氧化氫=11.5 時是較好的選擇,且可達(dá)到 90%的氧化轉(zhuǎn)化率的要求,又可節(jié)省原料的用量。102.2.3 過氧化氫的濃度對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響過氧化氫的濃度對葡萄糖酸的產(chǎn)率有較大的影響，因此，本文對過氧化氫的濃度對葡

22、萄糖酸產(chǎn)率的影響做了研究。稱取 0.05mol(9.0g)葡萄糖，置于 250ml 三頸燒瓶中,加入 7.5ml 含過氧化氫 30%的雙氧水（即葡萄糖與過氧化氫的摩爾比為 1：1.5 時） ，裝上回流裝置,在恒溫磁力攪拌器中水浴加熱、溫度控制在 75。攪拌得到無色透明的葡萄糖酸溶液。反應(yīng) 3 小時后，停止反應(yīng)。用移液管取出反應(yīng)液，以酚酞作指示劑，0.01mol/l 的標(biāo)準(zhǔn) naoh 溶液滴定，計算葡萄糖酸的濃度, 便可求出葡萄糖酸的產(chǎn)率。在其它實驗條件不變時，只改變過氧化氫的濃度，可得出過氧化氫的濃度與葡萄糖酸產(chǎn)率的關(guān)系如下表所示： 表 5 過氧化氫的濃度與葡萄糖酸產(chǎn)率的關(guān)系過氧化氫的濃度10

23、%15%20%25%30%產(chǎn)率39%47%58%72%90%圖 3 葡萄糖酸產(chǎn)率隨過氧化氫濃度的變化關(guān)系圖由上圖可知，使用 30%的過氧化氫溶液才能使葡萄糖氧化的轉(zhuǎn)化率達(dá)到 90%以上，不僅如此，直接使用 30%的化學(xué)試劑過氧化氫作反應(yīng)溶劑還可以減少葡萄糖酸結(jié)晶時的濃縮過程，對節(jié)能和簡化操作過程都是有益的。因此，選擇使用 30%的過氧化氫為最佳。2.2.4 反應(yīng)時間對葡萄糖酸產(chǎn)率的影響稱取 0.05mol(9.0g)葡萄糖，置于 250ml 三頸燒瓶中,加入 7.5ml 含過氧化氫 30%的雙氧水（即葡萄糖與過氧化氫的摩爾比為 1：1.5 時） ，裝上回流裝置,在恒溫磁力攪拌器中水浴加熱、溫度

24、控制在 75。攪拌得到無色透明的葡萄糖酸溶液。反應(yīng)一定時間11后，停止反應(yīng)。用移液管取出反應(yīng)液，以酚酞作指示劑，0.01mol/l 的標(biāo)準(zhǔn) naoh 溶液滴定，計算葡萄糖酸的濃度, 從而得出葡萄糖酸的產(chǎn)率（見表 5 反應(yīng)時間與葡萄糖酸產(chǎn)率的關(guān)系） 。表 5 反應(yīng)時間與葡萄糖酸產(chǎn)率的關(guān)系反應(yīng)時間（h）0.51234產(chǎn)率（%）1248909090圖 4 反應(yīng)時間與葡萄糖酸產(chǎn)率的關(guān)系圖由上圖可知，隨著反應(yīng)時間的增加葡萄糖酸的產(chǎn)率也不斷升高，但當(dāng)反應(yīng)時間增加至 2 小時后，反應(yīng)時間的增加對產(chǎn)率的影響可以忽略不計，此時葡萄糖酸的產(chǎn)率始終保持在 90%上下。為使原料盡量轉(zhuǎn)化為所需的產(chǎn)品葡萄糖酸以提高原料的

25、利用率，并盡可能選擇較短的反應(yīng)時間，因此，宜采用的反應(yīng)時間為 2 小時。2.3 葡萄糖酸的制備稱取 0.2mol(36.0g)葡萄糖，置于 250ml 三頸燒瓶中，加入 30ml 含過氧化氫 30%的雙氧水（即葡萄糖與過氧化氫的摩爾比為 1：1.5 時） ，裝上回流裝置，在恒溫磁力攪拌器中水浴加熱、溫度控制在 75。攪拌得到無色透明的葡萄糖酸溶液。待反應(yīng)進行 2小時后，停止反應(yīng)，過濾，所得清液為淡黃色溶液，水浴蒸發(fā)，冷卻至室溫，再以 95%乙醇為溶劑重結(jié)晶即可得葡萄糖酸晶體，烘干得干燥的葡萄糖酸為淡黃色粉末，保存產(chǎn)品。產(chǎn)率020406080100012345反應(yīng)時間(h)葡萄糖酸的產(chǎn)率（%）產(chǎn)

26、率122.4 葡萄糖酸電離常數(shù)的測定葡萄糖酸溶液的電離常數(shù)可用電導(dǎo)法來測定。對于弱電解質(zhì)kc=cm2/ (m)mm即 1/m=cm/kc()2十 1/mm式中為極限摩爾電導(dǎo)率，可查書籍(在 25時，葡萄糖酸的=3.90510-mm2sm2/mol)，m為摩爾電導(dǎo)率，其單位為 sm2/mol.由上式可知，測 kc 的關(guān)鍵是測定m，而m可由m=ls/c 算出，其中 ls 為比電導(dǎo)(電導(dǎo)率)，其單位為 sm-1.c 為濃度，其單位為 mol/m3.因此在低濃度范圍內(nèi)通過測定不同濃度的葡萄糖酸溶液的 ls，來求出不同濃度下葡萄糖酸溶液的m,從而求出不同濃度下葡萄糖酸的電離常數(shù) kc 的值。數(shù)據(jù)記錄與數(shù)

27、據(jù)處理結(jié)果如下：表 6 25時不同濃度下葡萄糖酸的電離常數(shù)c/mol.m-320304050ls/sm-10.5690.7150.8070.888m/sm2.mol0.028450.023830.0201750.01776kc/mol.m-325.06825.06425.07325.0703 紅外光譜分析 3.1 葡萄糖的紅外光譜分析 采用 kbr 壓片法測得所用的原料葡萄糖的紅外光譜如下圖所示：0.025.050.075.0%t500.01000.01500.02000.03000.04000.01/cm010301 407.0 422.4 528.5 567.0 613.3 717.5 7

28、71.5 852.5 916.11012.61029.91049.21070.41093.61110.91155.31209.31232.41249.81313.41332.71375.21431.12503.42646.22725.22788.92883.42900.72937.42962.52972.13263.313圖 5 葡萄糖的紅外光譜圖由上圖可知，葡萄糖在 3200-3500cm-1處有一個強而寬的吸收峰，為締合 o-h 的伸縮振動吸收；2937、2900、2883cm-1為亞甲基伸縮振動吸收峰；1156、1111、1093、1070、1049、1030 cm-1為 c-oh 的伸

29、縮振動吸收峰。3.2 葡萄糖酸的紅外光譜分析 采用 kbr 壓片法測得得到的葡萄糖酸晶體的紅外光譜如下圖所示：0.025.050.075.0%t500.01000.01500.02000.03000.04000.01/cm010301 410.8 443.6 484.1 565.1 655.8 669.3 759.9 821.6 862.1 894.9 966.31035.71053.11082.01109.01153.41224.71251.71286.41332.71436.91458.11506.31541.01647.11716.52225.72341.42358.82542.0293

30、7.42987.53273.03354.03406.13627.93649.13687.63710.83733.93818.83851.63903.7圖 6 葡萄糖酸的紅外光譜圖由上圖可知，在 3200-3500cm-1處有一個強而寬的吸收峰，為葡萄糖酸中締合 o-h的伸縮振動吸收；2987、2937cm-1為亞甲基伸縮振動吸收峰；1716cm-1為羧基的cooh 伸縮振動吸收峰;1153、1109、1082、1053、1035 cm-1為 c-o 和 c-c 的單鍵伸縮振動吸收峰;966、822cm-1為 o-h 彎曲振動吸收峰21?？傊?，主要吸收峰的歸屬與葡萄糖酸的結(jié)構(gòu)是一致的。4 結(jié)論經(jīng)

31、過實驗條件的優(yōu)選，葡萄糖與過氧化氫的最佳摩爾比為 1：1.5，過氧化氫的最佳濃度為 30%，最佳反應(yīng)溫度為 75，反應(yīng)時間為 2 小時。用過氧化氫直接氧化葡萄糖為葡萄糖酸,不僅產(chǎn)品質(zhì)量好,葡萄糖酸的產(chǎn)率可達(dá) 90%以上,而且反應(yīng)條件溫和,原料易得,工藝設(shè)備簡單,容易控制,成本低廉。這是合成葡萄糖酸的一種很好的方法。14致謝本論文是在屈景年老師的精心指導(dǎo)下完成的，屈老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和兢兢業(yè)業(yè)工作的精神，給了我無形的教育和鞭策。在此，我向我的指導(dǎo)老師屈老師表示最衷心的感謝。此外，我這篇論文的順利完還成得益于李俊華老師、彭運林老師對我的引導(dǎo)和幫助。同時也離不開唐希、孔燦、戴學(xué)新、鄒永輝、朱芳等同學(xué)

32、和朋友的關(guān)心和支持。在此向他們一并表示衷心的感謝！最后還要在感謝為了我的成長而日夜操勞、含辛茹苦的父母以及所有關(guān)心和支持我的人，沒有他們就沒有我的今天。僅祝他們一生平安！參考文獻(xiàn)1陳建初，肖有余等.葡萄糖酸及其催化氧化法的研究j. 化學(xué)世界,2002(5):208-209.2張麗萍，張新國.微量元素鋅營養(yǎng)劑的研究進展j.微量元素與健康研究, 2004,21(6): 62-64.3王燕蘭，張以凡，金家?guī)X.葡萄糖酸鋅治療塵肺的療效觀察j.工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病, 2004, 30(1):45-46.4mallat t,baiker a.oxidation of alcohols on platinum

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