题目内容

【题目】为探究不同条件下甘油(丙三醇)和辛酸酯化合成甘油二酯的最佳条件,科研工作者做了甘油二酯的酶法合成工艺研究。

实验1:研究不同投料比对产率的影响

(1)理论分析合成甘油二酯所需辛酸与甘油的投料比(物质的量之比)21。实验证明提高投料比,甘油二酯的产率会降低,其原因可能是_______

实验2:研究吸水剂对反应的影响

(2)硅胶易与羟基结合,故有较强的亲水性,易于吸附水分子。但是在反应体系里加入硅胶后甘油二酯含量明显降低,说明合成甘油二酯的平衡发生了逆向移动,分析可能的原因是________

实验3:研究不同催化剂的催化效果

曲线

催化剂

纵坐标

脂肪酶I

辛酸转化率

脂肪酶II

辛酸转化率

脂肪酶I

甘油二酯含量

脂肪酶II

甘油二酯含量

(3)其他条件相同时,不同脂肪酶(I号、II)催化合成甘油二酯的效果如图所示,选择此实验中催化效果相对最佳的反应条件是________(填字母序号)。

A.12 h,I B.24 h,I

C.12 h,II D.24 h,II

实验4:研究温度对反应速率和产率的影响

(4)选定脂肪酶做催化剂,继续实验。

①综合上图,选择6 h时比较适宜的反应温度是________

②在6 h之后,辛酸的转化率总趋势缓慢上升,30、40℃甘油二酯的含量上升,但是50℃的却有所降低,分析可能的原因是________

【答案】辛酸的量增加,会有更多的甘油三酯生成,导致产物中甘油二酯的产率降低 甘油分子有3个羟基,故硅胶对甘油的吸附能力也较强,降低了体系中反应物甘油的浓度,从而使合成甘油二酯的酯化反应平衡逆向移动,降低了甘油二酯的含量 A 50 催化合成甘油二酯反应的脂肪酶,长时间处于高温下活性(选择性)下降,导致甘油二酯含量下降,副反应产物含量增加

【解析】

1)甘油的结构简式为CH2(OH)CH(OH)CH2OH,甘油二酯分子中含有1个羟基,投料比增大,即增大辛酸,辛酸与甘油二酯中羟基继续发生反应,生成甘油三酯,即提高投料比,甘油二酯产率降低的原因是辛酸的量增加,会有更多的甘油三酯生成,导致产物中甘油二酯的产率降低;

2)硅胶硅胶能与羟基结合,甘油分子中含有3个羟基,硅胶对甘油的吸附能力较强,降低了体系中反应物中甘油的浓度,使平衡向逆反应方向进行,降低了甘油二酯的含量;

3)根据图像,曲线①在12h辛酸的转化率较大,曲线①12h以后虽然辛酸的转化率增大,但是增大的并不大,即催化效果相对最佳的反应条件是①号,12h,故选项A正确;

4)①根据图像6h时,50℃的曲线辛酸的转化率最大,故反应温度为50℃;

50℃转化率有所降低的原因是:催化合成甘油二酯反应的脂肪酶,长时间处于高温下活性(选择性)下降,导致甘油二酯含量下降,副反应产物含量增加。

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