[发明专利]甘油三元醛及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成化学领域，具体涉及一种甘油三元醛及其合成方法。

背景技术

高分子材料制品被广泛用于日常生活和工业生产，目前，几乎所有的高分子材料都由石油化工产品加工制成，据统计，生产过程消耗全球原油和天然气用量的7％，且绝大多数材料不可生物降解，由此造成严重的资源(能源)浪费和环境污染。以产量丰富的可再生农产品及其加工副产品代替石化产品，合成环境友好绿色高分子材料，是彻底解决以上问题，并促使聚合物工业可持续健康发展的最有前途的方法之一。以甘油三酸酯为主要成分的植物油分子中含有多个酯基、碳碳双键，能够直接聚合或引入其他官能团再进行聚合反应，并且植物油产量丰富，价格便宜，可生物降解，是潜在的石化产品的优良替补品。

三元醛可以作为单体，直接合成聚合物，也可以由三元醛转化为胺、羧酸等化合物，再合成聚合物材料。迄今，文献报道多元醛的合成方法有：乙二醇气相催化氧化成乙二醛、吡啶法合成戊二醛、戊二酸还原成戊二醛、环戊烯氧化成戊二醛等。另有专利报道，申请号：CN201110440215.1，名为2，7-二甲基-2，4，6-辛三烯-1，8-二醛的合成方法；申请号：CN201210305760.4，名为一种(7Z，11Z，13E)-十六碳三烯醛的合成方法。以上用来合成多元醛的技术，反应条件复杂难控，操作步骤繁琐，原料来源单一，且不易获得。此外，从原料来源分析，多元醛的合成多采用不可再生的石油产品。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种结构新颖的甘油三元醛及其合成方法。本发明合成的甘油三元醛，可由菜籽油、桐油等植物油通过化学合成获得，也可由三油酸甘油酯、三酮酸甘油酯等油脂成分获得，分子结构新颖，未见报道。本发明合成的甘油三元醛，可与醛、胺、醇和含羟基的化合物等进行加成或缩合反应，以合成高分子材料；还可以转化为其他单体，如甘油三元胺、甘油三元酸等，进而用于合成性能独特的聚合物材料。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明涉及一种甘油三元醛，其结构式如式(I)所示：

该甘油三元醛的分子式是C₃₀H₅₀O₉，相对分子质量是554.71，结构中含有三个功能性醛基。

第二方面，本发明涉及一种上述的甘油三元醛的合成方法，所述方法包括：以二甲亚砜为溶剂、以2-碘酰基苯甲酸(IBX)为氧化剂，甘油三元醇发生氧化反应生成所述甘油三元醛。

优选的，所述甘油三元醇与2-碘酰基苯甲酸的化学计量比为1：3，实际用量摩尔比为1∶3.6～1∶4.5。

优选的，所述氧化反应的温度为室温，反应时间为1～12小时。

优选的，所述氧化反应后还包括后处理、分离纯化步骤；所述后处理具体为：滤去反应体系中过量的2-碘酰基苯甲酸；所述分离纯化具体为：在滤液中加入乙酸乙酯萃取，有机相依次用蒸馏水、饱和NaHCO₃溶液、饱和NaCl溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，浓缩，柱层析分离纯化，即得所述甘油三元醛。

优选的，所述柱层析分离纯化具体为：对浓缩得到的甘油三元醛混合产物，依次用体积比为1∶0、20∶1、10∶1、5∶1、3∶1、2∶1、1∶1的正庚烷-乙酸乙酯进行梯度洗脱分离，合并甘油三元醛组分，浓缩，即可。

上述柱层析分离纯化中，是根据TLC检测得到甘油三元醛组分。TLC条件为：显色剂为1％KMnO₄溶液、5％Na₂CO₃溶液等体积混合的KMnO₄显色剂；展开剂为正庚烷：乙酸乙酯=20∶1、10∶1、5∶1、3∶1、2∶1、1∶1。

优选的，所述甘油三元醇的制备包括：以1，2-二氯甲烷为溶剂，三油酸甘油酯在-78℃下发生臭氧化反应；加入四氢呋喃或者异丙醇以及硼氢化钠，进行还原反应，得所述甘油三元醇。优选的，所述三油酸甘油酯与硼氢化钠反应的化学计量比为1∶1.5，实际用量摩尔比为1∶6～1∶30。

优选的，所述臭氧化反应具体为：在-78℃环境温度下，往加入1，2-二氯甲烷和三油酸甘油酯混合液的容器中通入O₃至过量(此时混合液呈浅蓝色)，停止通入O₃，继续通入O₂／N₂排除过量的O₃。所述-78℃是采用干冰溶于丙酮中获得的。