碘催化合成肉桂醛缩乙二醇

第26卷第5期许昌学院学报2007年9月JOURNAL OF XUCHANG UNIVERSITYsep.2007文章编号:1671-9824(2007)05-0098-0碘催化合成肉桂醛缩乙二醇李静,效彬许昌学院化学化工学院,河南许昌461000)摘要:以碘为催化剂,分子筛作除水剂,以肉桂醛和乙二醇为原料合成肉桂醛缩乙二醇.通过正交实验,确定了反应的最佳条件:!0.1mol肉桂醛和0.17mol乙二醇的混合物,在50mg碘催化作用下,在180℃时回流4h,收率可达919%关键词:肉桂醛缩乙二醇;碘催化;正交实验中图分类号:0623.624文献标识码:A肉桂醛缩乙二醇,是无色油状液体,具有清香气味我国GB2760-1996规定为允许使用的食用香料,主要用于香辛型香料的配制),以及酒类、软饮料、冰淇淋和糖果等食品中21.缩醛的传统合成方法常采用无机酸(硫酸、盐酸和磷酸等)作为催化剂,以有机溶剂为带水剂但该方法不仅反应时间长、副反应多而且严重腐蚀设备、污染环境近年来,分子碘在有机合成中得到了应用31.由于碘催化反应在形成缩醛和缩酮反应中具有较高的催化活性“,而且廉价,且对环境友好本文以碘作为催化剂,以分子筛作吸水剂,合成了肉桂醛缩乙二醇,得到了理想的效果1实验部分1.1仪器及试剂美国 Bio-Rad FTS2100型红外光谱仪(溴化钾压片),2W型阿贝折射仪,DT100单盘天平,中量标准磨口有机制备仪乙二醇、肉桂醛、碘均为分析纯,4A分子筛(钠型)1.2肉桂醛缩乙二醇的制备在100mL圆底烧瓶中加入0.1mol肉桂醛和一定物质的量的乙二醇及少量碘在反应瓶上安装冷凝管及分子筛除水器,固定反应瓶在电热套上加热、搅拌回流2.5-4h.待反应物完全冷却后,再加入10%的NaS2O3反应至无色用饱和食盐水洗涤两次后再用蒸馏水洗涤两次分离出有机层并用无水硫酸镁干燥.减压蒸馏收集前馏分,再收集135-138℃/2.2kpa的馏分.即得到无色透明的具有果香味的油状液体产品最后称量并计算收率1.3产品分析与鉴定制得的产品为无色透明且具有清香气味的液体利用阿贝折光仪测得其折光率m=14329,沸点为135-138℃/2.2kpa,样品的红外光谱图显示:3020cm为ArH的伸缩振动,1640cm-1、1612cm、1584cm-、1510cm为苯环骨架的伸缩振动,1202cm、120cm、1043cm为COC的伸缩振动,981cm为C=CH面外弯曲振动,764cm、706cm为ArH面外弯曲振动2正交实验设计以0.1mol肉桂醛(基准量)及一定量的乙二醇为原料,一定量的碘作为催化剂合成肉桂醛缩乙二收稿日期:2007-04-12作奢简介:辛静(1959—),女,河南许曷人,教授,主要从事有机化学的教学与研究第26卷第5期李静,等:腆催化合成肉挂醛縮乙二醇醇.以反应温度、反应时间催化剂的用量和醛醇物质的量比作为影响产率的四个因素,并通过单因素实验确定了各因素的四个水平(见表1),然后采用正交实验法L6(4)设计了实验方案,并根据实验结果来分析各因素对收率的影响褒1因章及水平表因素水平A反应温度/℃B反应时间/hC催化剂用量/mgD醛醇物质的量比1231:l.3051:1.72101:1.93实验结果及分析16次正交实验的产率、均值和极差见表2利用极差值R确定了各因素对反应的影响主次关系为:B(反应时间)>D(醛醇物质的量比)>A(反应温度)>C(催化剂用量)衰2正交实验结果及直观分析表A反应温度/℃B反应时间/hC催化剂用量/mgD醛醇物质的量比E收率/%2.51:1.362.36081.72.51:1.73.D1:1.93.51:1.51:1.970.13.545121:1.32101:1.3152103.51:1.976.02104578.IK,(A)74.97565.97565.55062.20066.12562.02572.825K3〔C)68.42572.80068.85073.350K4(D)66.80075.52569R(极差)8.8507.2753.1确定各因素的最佳水平3.1.1反应时间对收率的影响生成缩醛的反应为可逆反应随着时间的增加,反应物之间就会充分作用,使平衡向有利于生成物的方向移动反应时间从2.5~4h,收率一直在增加,如果再继续延长反应时间收率可能还会提高但考虑到节约能源和提高效率等因素,所以确定最佳反应时间为4h3.12反应温度对收率的影响反应温度对此反应影响较大反应物在180℃时稍徽沸腾,如果温度高于180℃,反应混合物就变得粘稠,并产生一些副产物,导致产率下降,因此温度应保持在180℃为宜许曷学院学报2007年9月3.1.3催化剂用量对收率的影响催化剂用量在50mg时收率最高继续增加用量收率反而会有所下降,故催化剂用量在50mg为宜3.1.4醛醇摩尔比对收率的影响随着乙二醇物质的量的增加,收率也相应增大,但是醛醇物质的量比增加至1:1.9时反而有所下降,所以醛醇物质的量比应控制在1:1.7时为宜3.2最佳反应条件的重复实验通过上述分析确定反应的最佳条件为:AB,C2D3,即反应温度180℃,反应时间为4h,催化剂用量为50mg醛醇物质的量比为1:1.7.在此条件下重复三次的实验结果如表3所示表3最优条件下重复3次实验结果实验次数平均值收率/%91.692.292.091.9从表中可知:三次实验的收率平均值约为91.9%,4结论(1)碘作为催化剂具有催化活性高、用量少、价廉易得和收率高等优点(2)以4A型分子筛作为除水剂,就避免了使用有毒的有机带水剂;(3)该方法操作简单、后处理方便,对环境无污染;(4)合成的最佳条件为:当醛醇物质的量比为1:1.7,催化剂用量为50mg,在温度180℃时,反应4收率接近92.0%参考文献[1]陈士能,培虞,杨伟才,等中国化工产品大全(下)[M].北京:化学工业出菔社,1998:635[2]济南市轻工研究所.合成使用香料手册[M].北京:轻工业出版社,1985:205[3]王彩凤,姜量,宫红碘作催化剂在有机合成中的应用[J].广州化学,2005,30(4):48-52.[4 Deka N, Sama J C. Highly Efficient Dithioacetalization of Carbonyl Compounds Catalyzed with lodine Supported on Neutral Alumina[】]. Chem let,2001,8:794-79Catalytic Synthesis of CinnamaldehydeGlycol AcetalmaineLI Jing, XIAO BiSchool of Chemistry Chemical Engineering, Xuchang University, Xuchang 461000, China)Abstract: This experiment takes idodine as the catalyst, synthesizes cinnamaldehyde glycol acetal with cinnamic aldehyde and the glycol as the raw material. Orthogonal experiment helps to determine the optimun condi-tion, that is, 0. I mol cinnamic aldehyde and 0. 17mol glycol mixture under 50mg idodine catalysis, backflow 4hKey words: cinnamaldehyde glycol acetal; idodine catalysis; orthogonal experiments责任编辑:卫世乾