枞酸若干热力学性质的测定(2012年)资源-CSDN文库

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第 26 卷第 4 期高校化学工程学报

No.4

Vo l . 2 6

2012 年 8 月 Journal of Chemical Engineering of Chinese Universities Aug.

2012

文章编号：1003-9015(2012)04-0552-06

枞酸若干热力学性质的测定



农韦健, 陈小鹏, 王琳琳, 梁杰珍, 童张法

(广西大学化学化工学院, 广西南宁 530004)

摘要：采用超声波强化反应-结晶耦合的方法单离松香主要成分枞酸，测定了枞酸的恒容燃烧热、熔点和比旋光度，

通过 UV、GC-MS、NMR 对枞酸进行分析鉴定。结果表明，用 GR-3500B2 氧弹式量热计测定枞酸的恒容燃烧热为

–11441.46 kJmol

1

，计算出枞酸的标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓分别为 –11457.57 kJmol

1

和 –699.43 kJmol

1

；

用 341LC plus 微量旋光仪测定枞酸的比旋光度为 –105.4；用 DSC 6200 差示扫描量热仪测得枞酸的熔点和熔化焓分别

为 450.89 K 和 19.44 kJmol

1

，计算出枞酸的熔化熵为 43.11 Jmol

1

K

1

。

关键词：枞酸；热力学性质；恒容燃烧热；熔化焓

中图分类号：TQ 351.471；O 621.24 文献标识码：A

Determination of Several Thermodynamics Properties of Abietic Acid

NONG Wei-jian, CHEN Xiao-peng, WANG Lin-lin, LIANG Jie-zhen, TONG Zhang-fa

(School of Chemistry and Chemical Engineering, Guangxi University, Nanning 530004, China)

Abstract: Abietic acid, a major component of rosin, was isolated by means of reaction-crystallization

strengthened with ultrasonic waves, and then it was characterized by ultraviolet visible spectra (UV), gas

chromatography-mass spectra (GC-MS), and

H nuclear magnetic resonance spectra (

H-NMR), respectively.

The constant-volume combustion heat of abietic acid was determined to be –11441.46 kJ·mol

–1

GR-3500B2-type oxygen bomb calorimeter, and based on the thermodynamic principle, the standard molar

combustion enthalpy and molar enthalpy of formation of abietic acid were calculated to be –11457.57 kJ·mol

–1

and –699.43 kJ·mol

–1

. The specific optical rotation of the abietic acid was determined to be −105.4º by using a

341LC polarimeter. The melting point and the molar fusion enthalpy of abietic acid were determined to be

450.89 K and 19.44 kJ·mol

–1

via differential scanning calorimetry (DSC), and the molar fusion entropy of

abietic acid was calculated to be 43.11 J·mol

–1

·K

–1

according to thermodynamic principle.

Key words: abietic acid; thermodynamic property; constant-volume combustion heat; enthalpy of fusion

1 前言

枞酸是松香的主要成分，含量一般为 50%~60%

[1]

，其化学结

构如图 1 所示。从枞酸的化学结构可知，枞酸是三环二萜且含有

共轭双键的一元羧酸。由于枞酸独特的化学结构，在日用化工、

农业、化学合成及医药等领域中具有广阔的应用前景。枞酸及其

衍生物可以作为软饮的稳定剂

[2]

，护发素

[3]

，化妆品的有效成分

[4]

。

枞酸碱金属盐粉状杀菌防霉剂，能有效地抑制稻枯病和小麦雪疫

病

[5]

。日本的 Koushi Masato 等

[6]

研制出一种含有枞酸的农作物杀

虫剂，对稻瘟病效果显著，而且毒性低，对作物无毒害。枞酸是

收稿日期：2011-06-01；修订日期：2011-11-09。

基金项目：国家自然科学基金项目(20976031，31060102)；广西自然科学基金重点项目(2011GXNSFD018011)；广西自然科学基金项目(0991030，2010GXNSFA013042)；

广西梧州科技开发项目(200901011)；广西科技攻关项目(桂科攻 1099060-2)；广西研究生教育创新计划项目(105930901008)。

作者简介：农韦健(1980-)，男，广西百色西林县人，广西大学博士生。通讯联系人：陈小鹏，E-mail：lilm@gxu.edu.cn

COOH

图 1 枞酸的化学结构

Fig.1 The chemical structure of abietic acid

第 26 卷第 4 期农韦健等：枞酸若干热力学性质的测定 553

合成龙涎香型香料的有效前体

[7,8]

，枞酸碳环经选择性氧化和断裂可获得各种手性合成子，是合成各种具

有生物活性化合物很好的手性原料

[9~12]

。枞酸制成的外用药膏可用于治疗烧伤等引起的皮肤外伤和糖尿

病等造成的皮肤溃烂

[13]

，四氢枞酸及其酯类衍生物有杀灭口腔细菌的功效，能有效杀死革兰氏阳性厌氧

细菌

[14]

，还能有效抑制粉刺，播散性座疮等病毒

[15]

。此外，枞酸及其衍生物还具有抗肿瘤、抗炎、抗病

毒、抗菌及抗动脉硬化等功效，在医药行业有广阔的应用前景。虽然枞酸用途广泛，但有关枞酸热力学

性质鲜有文献报道，本文通过绝热量热法和差示扫描量热法较为详细地研究了枞酸的热力学性质。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

KQ-500DB 型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)；METTLER TOLEDO FP62 熔点仪(梅特

勒-托利多中国)；341LC plus 微量旋光仪(美国 PerkinElmer 公司)；UV-2501PC 紫外分光光度计(日本岛津

公司)；QP5050A 气相色谱-质谱联用仪(日本岛津公司)；AVANCE AV500 型 500 MHz 超导核磁共振波

谱仪(瑞士 Bruker 公司)；GR-3500B2 氧弹式量热计(湖南长沙仪器厂)；DSC 6200 差示扫描量热仪(美国

PerkinElmer 公司)。

松香(广西梧州日成林产化工股份有限公司)，苯甲酸(分析纯，国家标准物质研究中心)，萘(分析纯，

上海试剂厂)，浓盐酸、95%乙醇、乙醇胺、冰醋酸、异辛烷等均为国产分析纯试剂，枞酸(自制)，高纯

金属铟(随仪器携带)。

2.2 枞酸的制备

将 50 g 松香溶解于 84 mL 95%

乙醇中，55℃下搅拌，在超声波强化条件下酸(浓盐酸)异构 40 min，

析出黄色固体，过滤得到异构松香。50 g 异构松香溶解于 150 mL 95%乙醇中，在反应温度 30℃、超声

波功率 300 W、搅拌速度 400 r·min

−1

条件下与乙醇胺反应 40 min，析出黄色松香酸胺盐固体。松香酸胺

盐经异辛烷萃取 3 次后于 50℃下真空干燥 2 h，干燥后的松香酸胺盐经 95%乙醇重结晶 3 次得到纯的松

香酸胺盐。在冷的松香酸胺盐溶液中(6.8 mL 95%乙醇每克松香酸胺盐)一次性加入冰醋酸(0.27 g 冰醋酸

每克松香酸胺盐)，在强力搅拌条件下，缓慢滴加水(6.1 mL 水每克松香酸胺盐)，析出白色晶体，抽滤，

水洗至中性，得到粗枞酸产品。在快速搅拌条件下，往冷的粗枞酸乙醇溶液中(5.1 mL 95% 乙醇每克松

香酸胺盐)缓慢滴加水(4.1 mL 水每克松香酸胺盐)，析出白色晶体，抽滤并在室温下真空干燥，得到纯品

枞酸。

2.3 枞酸的结构表征

采用 METTLER TOLEDO FP62 熔点仪、341LC plus 微量旋光仪测定了枞酸的熔点和比旋光度，通

过 UV-2501PC 紫外分光光度计、QP5050A 气相色谱-质谱联用仪和 AVANCE AV500 型 500 MHz 超导核

磁共振波谱仪，对枞酸进行分析鉴定。

2.4 枞酸恒容燃烧热的测定

用苯甲酸标定仪器，选用萘作为标准物检验仪器的可靠性，采用 GR-3500B2 氧弹式量热计测定了枞

酸在 298.15 K 下的恒容燃烧热。

2.5 枞酸熔化焓及熔化熵的测定

采用 DSC 6200 差示扫描量热仪测定枞酸的熔点及熔化焓，根据热力学原理算出枞酸的熔化熵。扫

描条件为：铝质参比池，扫描范围：室温~500℃；升温速率 10 Kmin

1

；氮气气氛，流量 30 mLmin

1

；

样品质量 5 mg 左右。

3 结果与讨论

3.1 枞酸的 GC-MS 分析

枞酸经甲酯化后，采用 QP5050A 气相色谱-质谱联用仪进行定性定量分析。

GC 分析条件：载气(N

)流量 45 mL·min

−1

；空气流量 300 mL·min

−1

；氢气流量 30 mL·min

−1

；载气柱

前压 0.07 MPa；检测器温度 523 K；汽化室温度 523 K；分流比 50:1；尾吹流量 24 mL·min

–1

；进样量 0.4

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