氨基磺酸催化合成苯甲醛乙二醇缩醛的研究

化学与生物工程20071.24N0.4科学研究17Chemistry Bioengineering氨基磺酸催化合成苯甲醛乙二醇缩醛的研究庄志杨,李继忠2(1.延安职业技术学院师范分院,陕西延安716000;2.延安大学化学与化工学院,陕西延安716000摘要:以苯甲醛和乙二醇为原料,采用氨基磺酸作催化剂合成苯甲醛乙二醇缩醛,考察了影响反应的主要因素。结果表明,反应的优化条件为:n(苯甲醛):n(乙二醇):n(氦氨基磺酸)=1:2.0:0.082、带水剂环己烷10mL、反应时间5min,此时缩醛产率可达93.07%。关键词:氨基磺酸;催化;合成;苯甲醛乙二醇缩醛中图分类号:TQ655文献标识码:A文章编号:1672-5425(2007)04-0017-02苯甲醛乙二醇缩醛是具有果香味的无色液体,广己烷,混合均匀,用电子调温电热套加热,缓慢升温,加泛应用于日用香精和食品香精中,也可以作为合成热回流反应至无水分出为止。反应结束后,将反应液中间体或溶剂。其传统的合成方法是在无机酸催化下倾出,冷至室温.用饱和食盐水洗涤2次,然后用无水由苯甲醛和乙二醇缩合制得23,.存在反应时间长、副硫酸镁干燥,常压蒸馏.收集226~230℃馏分,得无色反应多、设备腐蚀严重、废水排放量大、后处理工艺复透明具有果香味的液体。计算产率,测定产品折光率杂等缺点。随着人民生活水平的提高对香精和食品及红外光谱等。的质量以及环境保护提出了越来越高的要求。因此研究和开发环境友好型催化剂具有一定的意义,受到人2结果与讨论们的普遍关注和重视。目前,已有文献报道48用固2.1催化剂用量对产率的影响体超强酸、杂多酸、单质碘、硅钨酸等催化合成苯甲醛取10.2mL(10.6g.0.1mol)苯甲醛、8.5mL乙二醇缩醛,都具有良好的催化作用,但也存在反应时(9.3g,0.15mol)乙二醇,加8mL环己烷作带水剂,间长、收率低等缺点。作者在此对氨基磺酸催化合成控制反应温度回流分水60min,考察催化剂用量对产苯甲醛乙二醇缩醛进行了研究,同时讨论了影响反应率的影响,结果见表1。的主要因素表催化剂用量对产率的影响实验Tab. 1The effect of catalyst dosage on vield催化剂用量/g0.81.01,21.1试剂与仪器产率/%80.3382.6784.1384.6785.00苯甲醛、乙二醇、氨基磺酸、环己烷,均为分析纯试剂由表1可知催化剂用量对缩醛产率的影响非常明MH-1000型电子调温电热套;WYA-1S型数字阿显。催化剂用量增加缩醛产率明显提高.说明氨基磺贝折射仪,上海物理光学仪器厂;GCl12A型气相色谱酸对缩醛的合成具有良好的催化作用;当氨基磺酸用量仪,上海分析仪器总厂;PE-1710型红外光谱仪,美国为0.8g时,产率达84.13%;继续增加催化剂用量,缩醛PE公司。产率提高不明显。故选择适宜的催化剂用量为0.8g。1.2合成方法2.2反应物摩尔比对产率的影响在装有温度计、分水器、回流冷凝管的三口烧瓶中取10.2mL(10.6g,0.1mol)苯甲醛、0.8g氨基依次加入实验所需量的苯甲醛、乙二醇、氨基磺酸和环磺酸,加8mL环己烷作带水剂,改变乙二醇的用量基金项目:陕西省重点实验室科研项目(02JS23)收稿日期:2007-01-04庄志杨等:氨基磺酸催化合成苯甲醛乙二醇缩醛的研究/2007年第4期控制反应温度回流分水60min考察反应物摩尔比对由表5可知,催化剂重复使用5次,反应仍保持很产率的影响,结果见表2。高的产率表2醛醇摩尔比对产率的影响2.6产品分析lab. 2 The effect of molar ratio of benzaldehyde to glycol on yield苯甲醛乙二醇缩醛为无色透明具有果香味的液醛醇摩尔比1:1.01:1.51:2.01:2.51:3.0体,经气相色谱对产品进行定量分析,其纯度达99%。产率/%82.6684.1390.0088.33测得折光率n=1.5263(文献值为1.5268)。红外由表2可知,当醛醇摩尔比为1:2.0时,产率最光谱(IR):在700cm-处出现苯环一取代主要特征大。继续增加乙二醇用量,产率呈下降趋势,这可能是吸收峰,苯环骨架吸收峰在1601cm-1、1456cm-,发生副反应所造成。故选择适宜的n(苯甲醛):n(乙苯环C-H吸收峰在3035cm,在108cm二醇)=1:2.0。2.3反应时间对产率的影响基的特征吸收峰完全消失,表明产物为苯甲醛乙二取10.2mL(10.6g,0.1mol)苯甲醛、13mL.醇缩醛(12.4g,0.2mo)乙二醇和0.8g氨基磺酸,加8mL3结论环己烷作带水剂,控制一定的回流温度,考察反应时间对产率的影响,结果见表3。(1)以苯甲醛和乙二醇为原料,用氨基磺酸催化合表3反应时间对产率的影响成苯甲醛乙二醇缩醛的最佳反应条件为:n(苯甲醛)The effect of reaction time on yieldn(乙二醇):n(氨基磺酸)=1:2.0:0.082、带水剂反应时间/min环己烷10mL、反应时间75min,此时缩醛产率可达产率/%84,7890.6792,0091,6791,0093.07%(2)氨基磺酸催化合成苯甲醛乙二醇缩醛,具有催由表3及反应分水情况可知,反应进行到75min化活性高、用量少、耗时短、产率高、反应条件温和、便时,基本完成;再延长反应时间,体系的颜色逐渐加深,于操作、催化剂无需任何处理、可重复使用多次等显著副反应增多,产率下降。综合考虑能耗与收率选择适优点是一种对环境友好、颇有工业应用价值的缩醛反宜的反应时间为75min。应催化剂2.4带水剂用量对产率的影响参考文献在上述最佳反应条件下,用不同量的环己烷作带1 Dhrubojyoti Dey Laskar, Dipak prajapati, Jagir s sandhu.Cadm水剂进行反应,考察环己烷用量对产率的影响,结果见and efficiens of acetals under micro-表4。wave irradiations [J].Chemistryrs,1999,332(8):1283-表4带水剂用量对产率的影响2]何坚,孙宝国.香料化学与工艺学[M].北京:化学工业出版社,Tab. 4 The effect of water-carrying agent dosage on yield带水剂用量/mL[3]李述文,范如霖实用有机化学手册[M].上海:上海科学技术出版社,1981:3198239000020341龚篱,王云翔钱蕙微波辐射稀士固体超强酸SOx/TO./La由表4可看出,带水剂用量超过10mL后,产品催化合成苯甲醛乙二醇缩醛[J].精细化工,2004,21(12):920-的产率随带水剂用量增加而降低。故选择带水剂环己[5]杨水金,童文龙,H1SiW12Oo-PAn催化剂催化合成苯甲醛乙二醇烷的适宜用量为10mL。缩醛[].香料香精化妆品.2004.(5):17-192.5催化剂重复使用效果[6]高飞,杨水金单质碘催化合成苯甲醛乙二醇缩醛[J.应用化工,在上述最佳反应条件下,将回收的催化剂重新用2005,34(1):28-29于反应中,其重复使用次数与产率见表57]董镜华,胡胜利,杨水金,硅钨酸催化合成苯甲醛乙二醇缩醛[J]应用化工,2005,34(4):215-216.催化剂重复使用次数与产[8]刘春生,罗根祥.钒磷氧催化合成苯甲醛乙二醇缩醛[].香料香Tab. 5 The effect of using repeatedly regenerated catalyst on yield精化妆品,2004,(2):20-21,52数/李丕高等:微波辐射合成正丁基苯基醚的研究/2007年第4期n(苯酚):n(氧化钾):n(正溴丁烷):n(PEG-400)80701:2.0:3.0:0.08,乙醇用量20mL,微波功率W,辐射反应时间在此条件下正丁基苯基醚的收率可达97.58%。该方法不但比传统相转移催30化法快了30多倍,而且操作简单、收率高,具有潜在的10工业应用前景9350030025002001500100050-0参考文献1]章思规.精细有机化学品手册(上)[M].北京:科学出版社,1993图1正丁基苯基醚的IR图Fig 1 IR spectrum of n-butyl phenyl ether2]樊能廷,有机合成事典[M].北京:北京理工大学出版社,1992C-H的伸缩振动吸收峰,1606、1502处为芳环骨架的3田志新,俞善信,李菊仁,等.三乙醇胺催化合成正丁基苯基醚振动特征吸收峰,1080、750处为一取代苯的特征吸收J.陕西化工,1998,27(12):27-28.峰,2970、2912、2877、1460处为一C4H的C-H伸缩4]俞善信,管仕斌,文瑞明.相转移催化合成正丁基苯基醚[冂].湖南文理学院学报(自然科学版).2004,16(2):79-81振动吸收峰,1220、1066处则为芳脂醚C-O一C的特「5]马恩忠.利用相转移催化技术合成正丁基苯基醚的探讨[].天津征吸收峰,无羟基吸收峰。红外光谱分析结果与正丁化工,2004,18(3):32-3基苯基醚的结构相吻合,说明该合成产物即为正丁基6张猛邹建平微波辐射技术在有机合成中的应用[].化学试剂苯基醚。7]金钦汉,戴树珊,黄卡玛微波化学[M北京:科学出版社,199:13.3结论[8 Gasselli J G, Pichey W M. Atlas of spectral data and physicalconstants for organic compounds( 2nd Ed)[M], Cleveland: CRC在微波辐射下合成正丁基苯基醚的适宜条件为:Press Inc, 1975: 259Synthesis of n-Butyl Phenyl Ether with Microwave IrradiationLI Pi-gao, YIN Liang-j(College of Chemistry and Chemical Engineering, Yan an University, Yan'an 716000, China)Abstract: n-Butyl phenyl ether was synthesized from phenol, potassium hydroxide and n-butyl bromide under the microwave irradiation using anhydrous alcohol as solvent and polyethylene glycol 400 as phase transfercatalyst. Structures of products were identified by means of refractive index and IR. By single factor testseffects of reactants ratio, catalyst dosage, solvent dosage, microwave irradiation power and irradiation time onreaction were studied. Under the optimum reaction conditions: n(phenol): n(potassium hydroxide): n(n-butylbromide): n( polyethylene glycol 400)=1: 2.0: 3.0:0.08, ethanol dosage 20 mL, microwave irradiationpower 160 W, the irradiation time 4 min, the yield reached 97. 58%Keywords: microwave irradiation; phenol; n-butyl bromide; synthesis; n-butyl phenyl ether(上接第18页)Synthesis of Benzaldehyde glycol Acetal Catalyzed by Sulfaminic AcidZHUANG Zhi-yang. LI Ji-zhong(l. Teachers College. Yan an Poly-Technique College, Yan an 716000, China2. College of Chemistry and Chemical engineering, Yan an University, Yan'an 716000, China)Abstract: Benzaldehyde glycol acetal was synthesized with benzaldehyde and glycol as raw materials andsulfaminic acid as catalyst. The main factors influencing on the reaction were investigated. Experimental resultsindicated that the optimum conditions of esterification reaction were as follows: the molar ratio of benzaldehydeand glycol and sulfaminic acid 1: 2.0:0.082, water-carrying agent of cyclohexane 10 mL, the reaction time 75