1,3二氯丙酮酯化醇解法制备1,3二羟基丙酮的研究
目的：目前国内外1,3-二羟基丙酮的生产工艺及研究主要是生物法，化学方法还处于实验室研究的状态，本实验采用1,3-二氯丙酮酯化醇解法来制备1,3-二羟基丙酮，意图得到更具应用价值的1,3-二羟基丙酮的合成路线。方法：通过改变反应条件，计算不同反应条件所得到的产物收率，研究得到最佳的催化剂类型、催化剂用量、反应物料配比、反应时间、反应温度。结果：第一步反应1,3-二氯丙酮和无水乙酸钠的比率为1:2.8，四乙基溴化铵2g作为催化剂，电热套加热回流110℃，反应2h，中间产物收率最高，为35.5％，该过程的产物1,3-乙酰氧丙酮产率不是很高，一取代物1-乙酰氧基-3-氯丙酮也占了很大比重，需进一步研究适宜的反应条件；第二步反应最佳的反应条件为温度控制在60℃，pH值调至11，水解7h，最终产物1,3-二羟基丙的产率为75.8%，有一定的研究价值。结论：以该方法合成1,3-二羟基丙酮反应效果良好，条件温和，具有一定的应用前景，但第一步反应收率不高，要达到更好的效果，还有待进一步的研究。关键词 1,3-二氯丙酮，1,3-乙酰氧丙酮，1,3-二羟基丙酮，酯化，醇解，合成目 录
1 引言 1
1.1 DHA基本物理化学性质 1
1.2 DHA的应用 2
1.3 DHA的合成研究进展 4
1.4 本论文研究目的与意义 9
2 实验部分 9
2.1 实验材料与仪器 9
2.2 实验装置 10
2.3 1,3-乙酰氧丙酮的合成 11
2.4 DHA的合成 13
3 结果与讨论 15
3.1 反应条件对1,3-乙酰氧丙酮收率的影响 15
3.2 反应条件对DHA收率的影响 17
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结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 引言
1,3-二羟基丙酮，英文名为1,3-dihydroxyacetone(DHA)，是最简单的三碳酮糖。DHA是一种重要的生化原料、合成试剂，在精细化工、食品工业、化妆品工业等很多行业发挥着重要的作用。由于DHA用途广泛，市场容量大，因此对DHA的合成研究具有重要的意义。目前国内外DHA的生产工艺及研究主要是生物法。国外很多国家如俄罗斯、日本、德国、英国、美国在二十世纪六、七十年代就已经工业化大规模发酵生产DHA，并且DHA已得到了广泛的实际应用。而国内对DHA的认知度不高，生产研究的很少，目前没有工业化规模生产。因此，在国内建立相关产业，通过研究最适生产条件，大幅提高DHA产量，降低DHA的生产成本，进行DHA产品开发研究不仅将给生产企业带来巨大的经济利益，而且也会带来巨大的社会效益。
1.1 DHA基本物理化学性质
DHA，CAS号为96-26-4，分子式为C3H6O3，相对分子质量为90.07，是自然界存在最简单的三碳酮糖，它具有甜、凉的味道，外观为白色或类似白色的粉末状结晶，空气中放置容易吸湿，吸湿后容易分解[1]。一般情况下它是以二聚体(1,4-Dioxane)的形式存在，这种二聚体形式能缓慢地溶于15份乙醇或1份水中，而微溶于乙醚，但二聚体经溶解或加热则变成单体形式，其单体则易溶于乙醚、丙酮和乙醇等有机溶剂和水中，熔点75-80℃，水中的溶解性大于250g/L(温度为20℃时)，在pH值为6.0时稳定[2]。DHA的化学式如下：
1.2 DHA的应用
DHA是天然存在的含三个碳原子的酮糖，它是一种有多种功能的添加剂[3]，可以食用并且食用后对人体无害，而且它可以被微生物降解，对环境不会造成危害，起到环保的作用。由于它含有一个羰基和两个羟基，所以它的化学性质活泼，广泛用于多种有机化合物的合成，可以合成很多很重要的DHA的衍生物，所以它是一个重要的化学合成中间体，广泛用于化妆品制造、食品研制、医药和化学合成等行业[4]，以下就简单介绍DHA在不同方面的应用。
1.2.1 用于化妆品方面的添加剂
DHA的一个特点就是有非常强的防晒性，这是它很重要的特点。主要是它能有效阻止皮肤中的水分过度蒸发到空气中，对皮肤具有保湿、防晒和防止太阳中紫外线辐射的作用，DHA主要可以用作制造化妆品的原料，许多企业利用DHA的这一特性开发了许多化妆品品种，而且这些产品都起到了很好的对皮肤防晒保湿作用[5]。化妆品中的DHA通过在皮肤的表层形成一层薄膜来防止皮肤中水分的蒸发，而且当DHA进入皮肤的深层时还可以防止太阳中的紫外线对皮肤的灼伤，能很好的保护皮肤。另外，追求小麦色的肤色已成为一种时尚，许多时尚达人通过在海滩上晾晒来形成棕色皮肤。DHA可与皮肤中角蛋白的氨基酸发生反应而形成一种褐色聚合物，这种褐色的聚合物能使皮肤产生一种人造的褐色。所以DHA还可作为日晒肤色的一种试剂，使得皮肤成为棕褐色，这看起来就和长时间暴露于太阳光下形成的肤色一样，使皮肤呈现小麦色，这样就能轻松的满足人们的爱美心理需求[6]。
1.2.2 促进猪瘦肉的增长，提高瘦肉率
由于DHA是糖类在体内代谢的中间产物之一，所以它在体内糖代谢过程中起着非常重要的作用，它可以降低猪体内脂肪，促进体内脂肪的消耗，减少蛋白质的消耗，而使蛋白质的含量增加从而提高瘦肉率。
日本的科研人员在研究中发现，猪饲料中加入的DHA和丙酮酸盐(钙盐)的重量比为3:l时，能使猪肉的脂肪含量减少15%，瘦肉含量增加。
1.2.3 用于医药治疗
目前DHA在医药上可治疗白癜风、白斑和糖尿病等[7]。
DHA用于治疗白斑和白癜风的药理机制是DHA和角质层的角朊作用形成一种色素这种色素可以使白斑处的皮肤与正常的皮肤颜色相近。从而使白斑得到治疗。DHA起到色素促进剂的作用。
所以DHA可作为皮肤的一种覆盖剂。研究表明用约5%的DHA酒精溶液涂于白斑处，长期使用可使白斑处的皮肤颜色接近正常皮肤的颜色。使皮肤更加美观。另外，DHA还可做成复合液(DHA2g二甲基亚砜100ml维生素B200mg混合，先白斑处涂上以上所说的复合液然后照射激光十分钟，在治疗处重涂复合液，可更有效的治疗白癜风。
目前DHA在治疗低血糖和糖尿病上比使用葡萄糖可起到更好的作用。口服一定量的DHA就能增加对氧气的消耗，从而提高呼吸的频率，防止形成过量羟丁酸对机体造成损伤[8]。
1.2.4 DHA的抗病毒作用
DHA可以作为一种抗病毒试剂，如DHA用于鸡胚胎培养中，能很大程度的抑制鸡瘟病毒的感染，而且可以杀死51%以上的的鸡瘟病毒。DHA在制造皮革中也有广泛的用途它可以作为革制品的保护试剂。另外，保鲜剂中也可加入DHA，它可以使食品的保鲜时间增长[9]。以DHA合成相应的DHA的衍生物制成的药，具有抗艾滋病的作用。
1.2.5 用于功能性食品起到减肥的作用
DHA可以提高体内的脂肪酸的氧化速度，从而提高体内物质的代谢率，而减少有关疾病的发生。DHA通过使机体中的脂肪有效消耗从而使体重增长缓慢或使体重减少，起到减肥的效果。并且DHA可以使血浆中胆固醇含量降低，减少胆固醇的量。且对胰岛素的功能也有修复作用。
Stanko等[10]人通过以小鼠为实验对象的实验研究表明长期食用DHA和丙酮酸的小鼠体重增加比不食用的小鼠明显减慢。他们以猪实验也得到同样的结论。他们通过观察食用DHA的肥胖人群发现他们的体重也有一定水平的下降。
1.2.6 合成多种DHA的衍生物
从DHA分子结构中可知它含有两个羟基和一个羰基三个官能团，由于这些官能团的原因它的化学性质活泼，如DHA能催化醛到酮的反应。所以它能广泛参与各种聚合、缩合等反应，并起到重要作用，是重要的化学合成中间体。以DHA为原料合成DHA的衍生物时，可通过多种化学反应来合成各种重要化合物。DHA可与环丙烷的衍生物反应制备各种内酯。并可制备一些有用的桥环化合物这些桥环化合物还可进一步反应生成更多的化合物。经还原反应可得到仲醇。这一仲醇是具有光学活性的，进而衍生出多种化合物。DHA还可通过反应制备糖类化合物，它是体内糖类循环的一个重要的中间化合物。
1 引言 1
1.1 DHA基本物理化学性质 1
1.2 DHA的应用 2
1.3 DHA的合成研究进展 4
1.4 本论文研究目的与意义 9
2 实验部分 9
2.1 实验材料与仪器 9
2.2 实验装置 10
2.3 1,3-乙酰氧丙酮的合成 11
2.4 DHA的合成 13
3 结果与讨论 15
3.1 反应条件对1,3-乙酰氧丙酮收率的影响 15
3.2 反应条件对DHA收率的影响 17
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 引言
1,3-二羟基丙酮，英文名为1,3-dihydroxyacetone(DHA)，是最简单的三碳酮糖。DHA是一种重要的生化原料、合成试剂，在精细化工、食品工业、化妆品工业等很多行业发挥着重要的作用。由于DHA用途广泛，市场容量大，因此对DHA的合成研究具有重要的意义。目前国内外DHA的生产工艺及研究主要是生物法。国外很多国家如俄罗斯、日本、德国、英国、美国在二十世纪六、七十年代就已经工业化大规模发酵生产DHA，并且DHA已得到了广泛的实际应用。而国内对DHA的认知度不高，生产研究的很少，目前没有工业化规模生产。因此，在国内建立相关产业，通过研究最适生产条件，大幅提高DHA产量，降低DHA的生产成本，进行DHA产品开发研究不仅将给生产企业带来巨大的经济利益，而且也会带来巨大的社会效益。
1.1 DHA基本物理化学性质
DHA，CAS号为96-26-4，分子式为C3H6O3，相对分子质量为90.07，是自然界存在最简单的三碳酮糖，它具有甜、凉的味道，外观为白色或类似白色的粉末状结晶，空气中放置容易吸湿，吸湿后容易分解[1]。一般情况下它是以二聚体(1,4-Dioxane)的形式存在，这种二聚体形式能缓慢地溶于15份乙醇或1份水中，而微溶于乙醚，但二聚体经溶解或加热则变成单体形式，其单体则易溶于乙醚、丙酮和乙醇等有机溶剂和水中，熔点75-80℃，水中的溶解性大于250g/L(温度为20℃时)，在pH值为6.0时稳定[2]。DHA的化学式如下：
1.2 DHA的应用
DHA是天然存在的含三个碳原子的酮糖，它是一种有多种功能的添加剂[3]，可以食用并且食用后对人体无害，而且它可以被微生物降解，对环境不会造成危害，起到环保的作用。由于它含有一个羰基和两个羟基，所以它的化学性质活泼，广泛用于多种有机化合物的合成，可以合成很多很重要的DHA的衍生物，所以它是一个重要的化学合成中间体，广泛用于化妆品制造、食品研制、医药和化学合成等行业[4]，以下就简单介绍DHA在不同方面的应用。
1.2.1 用于化妆品方面的添加剂
DHA的一个特点就是有非常强的防晒性，这是它很重要的特点。主要是它能有效阻止皮肤中的水分过度蒸发到空气中，对皮肤具有保湿、防晒和防止太阳中紫外线辐射的作用，DHA主要可以用作制造化妆品的原料，许多企业利用DHA的这一特性开发了许多化妆品品种，而且这些产品都起到了很好的对皮肤防晒保湿作用[5]。化妆品中的DHA通过在皮肤的表层形成一层薄膜来防止皮肤中水分的蒸发，而且当DHA进入皮肤的深层时还可以防止太阳中的紫外线对皮肤的灼伤，能很好的保护皮肤。另外，追求小麦色的肤色已成为一种时尚，许多时尚达人通过在海滩上晾晒来形成棕色皮肤。DHA可与皮肤中角蛋白的氨基酸发生反应而形成一种褐色聚合物，这种褐色的聚合物能使皮肤产生一种人造的褐色。所以DHA还可作为日晒肤色的一种试剂，使得皮肤成为棕褐色，这看起来就和长时间暴露于太阳光下形成的肤色一样，使皮肤呈现小麦色，这样就能轻松的满足人们的爱美心理需求[6]。
1.2.2 促进猪瘦肉的增长，提高瘦肉率
由于DHA是糖类在体内代谢的中间产物之一，所以它在体内糖代谢过程中起着非常重要的作用，它可以降低猪体内脂肪，促进体内脂肪的消耗，减少蛋白质的消耗，而使蛋白质的含量增加从而提高瘦肉率。
日本的科研人员在研究中发现，猪饲料中加入的DHA和丙酮酸盐(钙盐)的重量比为3:l时，能使猪肉的脂肪含量减少15%，瘦肉含量增加。
1.2.3 用于医药治疗
目前DHA在医药上可治疗白癜风、白斑和糖尿病等[7]。
DHA用于治疗白斑和白癜风的药理机制是DHA和角质层的角朊作用形成一种色素这种色素可以使白斑处的皮肤与正常的皮肤颜色相近。从而使白斑得到治疗。DHA起到色素促进剂的作用。
所以DHA可作为皮肤的一种覆盖剂。研究表明用约5%的DHA酒精溶液涂于白斑处，长期使用可使白斑处的皮肤颜色接近正常皮肤的颜色。使皮肤更加美观。另外，DHA还可做成复合液(DHA2g二甲基亚砜100ml维生素B200mg混合，先白斑处涂上以上所说的复合液然后照射激光十分钟，在治疗处重涂复合液，可更有效的治疗白癜风。
目前DHA在治疗低血糖和糖尿病上比使用葡萄糖可起到更好的作用。口服一定量的DHA就能增加对氧气的消耗，从而提高呼吸的频率，防止形成过量羟丁酸对机体造成损伤[8]。
1.2.4 DHA的抗病毒作用
DHA可以作为一种抗病毒试剂，如DHA用于鸡胚胎培养中，能很大程度的抑制鸡瘟病毒的感染，而且可以杀死51%以上的的鸡瘟病毒。DHA在制造皮革中也有广泛的用途它可以作为革制品的保护试剂。另外，保鲜剂中也可加入DHA，它可以使食品的保鲜时间增长[9]。以DHA合成相应的DHA的衍生物制成的药，具有抗艾滋病的作用。
1.2.5 用于功能性食品起到减肥的作用
DHA可以提高体内的脂肪酸的氧化速度，从而提高体内物质的代谢率，而减少有关疾病的发生。DHA通过使机体中的脂肪有效消耗从而使体重增长缓慢或使体重减少，起到减肥的效果。并且DHA可以使血浆中胆固醇含量降低，减少胆固醇的量。且对胰岛素的功能也有修复作用。
Stanko等[10]人通过以小鼠为实验对象的实验研究表明长期食用DHA和丙酮酸的小鼠体重增加比不食用的小鼠明显减慢。他们以猪实验也得到同样的结论。他们通过观察食用DHA的肥胖人群发现他们的体重也有一定水平的下降。
1.2.6 合成多种DHA的衍生物
从DHA分子结构中可知它含有两个羟基和一个羰基三个官能团，由于这些官能团的原因它的化学性质活泼，如DHA能催化醛到酮的反应。所以它能广泛参与各种聚合、缩合等反应，并起到重要作用，是重要的化学合成中间体。以DHA为原料合成DHA的衍生物时，可通过多种化学反应来合成各种重要化合物。DHA可与环丙烷的衍生物反应制备各种内酯。并可制备一些有用的桥环化合物这些桥环化合物还可进一步反应生成更多的化合物。经还原反应可得到仲醇。这一仲醇是具有光学活性的，进而衍生出多种化合物。DHA还可通过反应制备糖类化合物，它是体内糖类循环的一个重要的中间化合物。
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