十二烷基磺酸铁催化合成苯甲醛乙二醇缩醛

第30卷第6期大连工业大学学报 Vol. 30 No.62011年11月 Journal of Dalian Polytechnic UniversityNov.2011文章编号:1674-1404(2011)0-033-0十二烷基磺酸铁催化合成苯甲醛乙二醇缩醛黄姗,崔励,毛庆芳(大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连116034)摘要:以自制的十二烷基磺酸铁作为催化剂,对由苯甲醛和乙二醇为原料合成苯甲醛乙二醇缩醛的反应进行了研究,分别考察了醛醇比、催化剂用量、带水剂用量、反应时间等因素对苯甲醛乙二醇缩醛收率的影响。反应的优化条件为:n(苯甲醛)n(乙二醇)=1.0:1.3,催化剂的用量占反应物总质量的1.6%,环己烷作为带水剂,反应时间是90min。在此条件下,苯甲醛乙二醇缩醛的收率可达82.42%测得产品的折光率n=1.5264并采用红外光谱对其结构进行了表征。实验结果表明,十二烷基磺酸铁是合成苯甲醛乙二醇缩醛的良好催化剂,后处理简单,无污染,具有绿色合成的特点关键词:苯甲醛乙二醇缩醛;十二烷基磺酸铁;缩醛反应中图分类号:TQ651文献标志码:A Synthesis of benzylaldehyde ethylene glycol acetal catalyzed by Ferric tri(dodecanesulfonate) HUANG Shan, CUI Li, MAO Qing-fang School of Light Industry and Chemical Engineering, Dalian Polytechnic University, Dalian 116034, China Abstract: Benzaldehyde glycol acetal was synthesized using benzaldehyde and glycol as initial reagent in the presence of Ferric tri (dodecanesulfonate). The optimized conditions were investigated respectively the results are as follows: mole ratio of benzaldehyde to glycol is 1.0 1. 3, the amount of catalyst is 1. 6% of feed stocks, cyclohexane is used as water-carrying agent, and the reaction time is 90 min. Under such conditions, an 82.4% yield of benzaldehyde glycol acetal was obtained. The refractive index of products is=1.5264. The results demonstrate that Ferric tri(dodecanesul)isa good catalyst for preparation of benzylaldehyde ethylene glycol acetal, which owning the advantages such as simple post-treatment procedure, non-toxic and green features. Key words: benzaldehyde glycol acetal; Ferric tri (dodecanesulfonate); acetalization0引言重视。作者以自制的十二烷基磺酸铁为催化剂苯甲醛乙二醇缩醛具有类似杏仁香韵,可用合成了苯甲醛乙二醇缩醛。于多种日用香精中,也可作为有机合成中间体1实验和溶剂2。该香料香气和润,留香持久,只要添加少量就可明显增加香料的天然感,化学稳定性好1.1主要试剂及仪器传统的合成方法是用无机酸作为催化剂由乙二醇试剂:苯甲醛、乙二醇、十二烷基磺酸钠,分析与苯甲醛合成,但该方法存在着环境污染等诸多纯;环己烷无水硫酸镁氢氧化钠氯化铁,化学纯问题。因此研究和开发苯甲醛乙二醇缩醛的仪器:GC7890系列气相色谱仪,上海天美科环境友好合成具有一定意义6。有文献报道学仪器有限公司;ZWA2J阿贝折光仪,上海精密易斯酸与表面活性剂结合形成的盐不易发生水科学仪器有限公司;傅里叶变换红外光谱仪,美国解,它在有机合成中的催化作用受到越来越多的PE公司。收稿日期:2010-07-13作者简介:黄(1986-),女硕士研究生;通信作者:崔励(1964-),女教授434大连工业大学学报第30卷1.2实验方法100min,考察催化剂用量对产品收率的影响。由1.2.1十二烷基磺酸铁的制备图2可知,在反应物和带水剂用量不变的情况下,将浓度为0.15mol/L的十二烷基磺酸钠溶催化剂是影响苯甲醛与乙二醇发生缩合反应的主液和0.2mol/L的三氯化铁溶液按摩尔比3:1要因素之一,随着催化剂用量的增加,苯甲醛乙二在70℃混合生成十二烷基磺酸铁沉淀,过滤、水醇缩醛收率也增大,当催化剂用量增至1.6%时,洗后进行重结晶。苯甲醛乙二醇缩醛的收率达到81.93%。继续增1.2.2苯甲醛乙二醇缩醛的合成方法加催化剂用量,产品收率变化不大。此时,反应体向100mL三口烧瓶里加入一定比例的苯甲系中起到催化作用的活性物质已满足缩合反应的醛、乙二醇、环己烷和一定量的催化剂,装上分水要求,增加催化剂用量已没有明显效果。器、温度计和回流冷凝管,控制一定的回流反应温度,加热回流至反应结束。静置冷却后,将反应液中的有机层依次用氢氧化钠溶液、水洗涤,用无水MgSO4干燥,而后进行减压蒸馏,首先收集前馏分,再收集118~124℃的馏分,得具有果香味的求哥85无色透明的液体产品,计算收率,测得产品的折光率及红外光谱。2结果与讨论651.21.41.61.82.0w催化剂)%2.1醛醇配比对收率的影响图2催化剂用量对收率的影响固定取苯甲醛0.15mol,催化剂十二烷基磺 Fig. 2 The effect of catalyst dosage on yield酸铁为反应物料总质量的1.5%,带水剂环己烷2.3带水剂环己烷用量对反应的影响取苯甲醛0.15mol、乙二醇0.195mol、反应度,考察醛醇配比对收率的影响,结果见图1。由图1可知,在苯甲醛、催化剂和带水剂环己烷用量物料总质量1.6%的十二烷基磺酸铁,保持醛醇等不变的情况下,苯甲醛乙二醇缩醛收率随着乙摩尔比1.0:1.3,控制一定的回流温度,反应100min,考察带水剂用量对产率的影响,结果见二醇用量的增加而增大,当醛醇摩尔比到达1.0:图3。由图3可知,在醛醇摩尔比等不变的情况1.3时,苯甲醛乙二醇缩醛的收率达到81.2%下,带水剂用量对苯甲醛乙二醇缩醛的收率有一继续增加乙二醇含量,收率又略有下降。定影响,当带水剂用量增至为8mL时,苯甲醛乙85二醇缩醛的收率达到82.12%。再增加带水剂用80量,收率不再明显增大。加带水剂一方面可带出75反应产生的水,有利于正反应的顺利进行,同时还70可调节反应体系的温度,但带水剂加入过多,反应65温度会略有下降,使反应时间延长。6090551.01.010110121013101485n苯甲醛乙二醇)80图1醛醇摩尔比对收率的影响75 Fig. The effect of molar ratio of benzaldehyde to7 glycol on yield652.2催化剂的用量对收率的影响604681012由已确定的最佳条件n(苯甲醛)n(乙二V(带水剂)mL醇)=1.0:1.3,取苯甲醛0.15mol不变,加入图3带水剂用量对收率的影响带水剂环己烷8mL,控制一定的回流温度,反应Fig.3 The effect of water carrying agent dosage on yield第6期黄姗等:十二烷基磺酸铁催化合成苯甲醛乙二醇缩醛4352.4反应时间对收率的影响苯环骨架吸收(1463、1606cm-2),苯环取代特由已确定的适宜条件n(苯甲醛):n(乙二征吸收(704、760cm-1),缩醛CO特征吸收醇)=1.0:1.3,催化剂用量1.6%,控制适当的(1092、1220cm-1),无羟基吸收峰,表明产物为回流温度,考察不同反应时间的长短对收率的影苯甲醛乙二醇缩醛。主要红外光谱数据与文献响,其结果如图4所示。由图4可知,反应温度和[8]报道的苯甲醛乙二醇缩醛样品的红外光谱数醛醇摩尔比等不变的情况下,苯甲醛乙二醇缩醛据基本一致。收率最初随着反应时间的增加而增大,当反应时间为90min时,产品的收率达到82.42%。继续3结论延长反应时间,对苯甲醛乙二醇缩醛收率又略有十二烷基磺酸铁催化合成苯甲醛乙二醇缩醛下降,原因可能是反应时间延长,副反应相应增的最佳条件是:n(苯甲醛):n(乙二醇)=1.0多。1.3,催化剂十二烷基磺酸铁的用量为反应物料总90质量的1.6%,环已烷作为带水剂,反应时间为8590min在此条件下,苯甲醛乙二醇缩醛的最高收率可达82.42%80哥75十二烷基磺酸铁对合成苯甲醛乙二醇缩醛具有较好的催化活性,处理简单、无污染、具有绿色70合成的特点,有着良好的实用前景。65606080100120140160参考文献: t/min[1]中国石油化工总公司低温高活性热稳定氧化亚铁图4反应时间对产品收率的影响基氨合成催化剂:中国,ZL92112411.2[P] Fig.4 The effect of reaction time on yield1995-09-01.2.5产品分析鉴定[2]刘化章,胡樟能,李小年,等,FeO基氨合成催化剂].化工学报,1994,45(4):385-392所得产品经测定其折光率m=1.5264,与[3]能,傅冠平eO基氨合成催化剂的化学特性及文献值(1.5268)相近。红外谱图见图5。从图5工业应用[].工业催化,2002,10(4):27-31.可以看出存在苯环C一H吸收峰(3042cm-),4]刘化章胡樟能,李小年,等ZA-5型氨合成催化剂70的研究[]化肥工业,1999,26(4):17-21[5]庄志杨,李继中.氨基磺酸催化合成苯甲醛乙二醇缩60醛的研究[]化学与生物工程,2007,24(4):17-1850[6]高飞,杨水金单质碘催化合成苯甲醛乙二醇缩醛40]应用化工,2005,34(1):28-2930 [7] MANABE K, MORI Y, KOBAYASHI S. Effects of20 Lewis acid-surfactant-combined catalysts on aldol and10 diels-alder reactions in waterJ]. Tetrahedron, 199904000300020001500100040055(37):11203-11208/cm-18]李叶芝,黄化民金辉,等硫酸铁催化环已明的缩合图5苯甲醛乙二醇缩醛的红外光谱图反应及缩醛(酮)[]吉林大学学报:自然科学版, Fig. 5 IR spectra of benzaldehyde glycol acetal19892)113116