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        微波輻射下肉桂酸及其酯的合成研究

        2013-12-23 03:50:22劉忠樂(lè)
        生物技術(shù)世界 2013年1期
        關(guān)鍵詞:肉桂酸燒瓶產(chǎn)率

        劉忠樂(lè)

        (浙江國(guó)邦藥業(yè)有限公司 浙江上虞 312369)

        1 微波輻射下肉桂酸的催化合成

        肉桂酸是有機(jī)合成的重要原料,以肉桂酸為中間體合成的多種酯類化合物是用途廣泛的香料。肉桂酸也是合成醫(yī)藥、感光樹(shù)脂的原料,用途十分廣泛。國(guó)內(nèi)目前有多家企業(yè)通過(guò)Perkin反應(yīng),用苯甲醛、乙酸酐為原料生產(chǎn)肉桂酸,但該法收率較低,耗能多,原料價(jià)格高。近年來(lái),由于微波技術(shù)的廣泛應(yīng)用,為肉桂酸的工業(yè)化生產(chǎn)開(kāi)辟了新的途徑。

        1.1 微波輻射下KF/K2CO3為催化劑合成肉桂酸實(shí)驗(yàn)

        實(shí)驗(yàn)方法:在125ml圓底燒瓶中放入4ml苯甲醛、13ml乙酸酐和7gKF/K2CO3催化劑,其中n(KF):( K2CO3)=1∶2,混合均勻后,連接好微波爐上的回流裝置,通冷凝水,放到微波爐中心設(shè)置微波功率為650W,加熱6min,室溫下放置等氣泡完全消失后倒入250ml三口燒瓶中用飽和Na2CO3水溶液調(diào)節(jié)其pH值至8左右,水蒸氣蒸餾直至無(wú)油狀物蒸出為止,在剩余液體中加入少許活性炭,煮沸幾分鐘,趁熱過(guò)濾,濾液用濃HCl小心酸化至pH值為4左右,充分冷卻至肉桂酸完全析出,減壓過(guò)濾并用少量水洗滌固體,干燥得粗產(chǎn)品,粗產(chǎn)品用乙醇的水溶液重結(jié)晶,得白色肉桂酸晶體。純品用毛細(xì)管法測(cè)得熔點(diǎn)為132~134℃(+2℃溫度校正),文獻(xiàn)值為134.5~135.5℃。

        結(jié)果:KF/K2CO3為催化劑合成肉桂酸實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,不同的微波功率、微波輻射時(shí)間和原料配比均對(duì)肉桂酸的產(chǎn)率有一定的影響。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)了解到在其他條件不變的情況下增加微波輻射時(shí)間可以提高產(chǎn)品收率,但達(dá)到一定時(shí)間后再增加反應(yīng)時(shí)間產(chǎn)品收率變化不明顯,甚至?xí)兴陆?、產(chǎn)品顏色變黃,這可能是由于在高溫下反應(yīng)產(chǎn)物被炭化造成的。同樣,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)n(苯甲醛):n(醋酐)=1:3.5時(shí)產(chǎn)品收率較好。故本實(shí)驗(yàn)采用n(苯甲醛):n(醋酐)=1:3.5,輻射時(shí)間6min,微波功率650W,產(chǎn)品收率為54.82%。

        1.2無(wú)水碳酸鉀、對(duì)苯二酚、PEG-400為催化劑合成肉桂酸

        表 1

        在125ml圓底燒瓶中依次加入4ml苯甲醛、13ml乙酸酐、烘干并研細(xì)的5.52g無(wú)水碳酸鉀、0.08g對(duì)苯二酚、0.16gPEG-400、幾粒沸石,振蕩使之混合,置于微波爐中,裝上帶有無(wú)水氯化鈣干燥管的回流冷凝管,在260W功率下輻射25min后取出,將反應(yīng)混合物倒入盛有30ml水的250ml三頸燒瓶?jī)?nèi),用飽和Na2CO3水溶液調(diào)節(jié)其pH值至8左右,水蒸氣蒸餾直至無(wú)油狀物蒸出為止,在剩余液體中加入少許活性炭,煮沸幾分鐘,趁熱過(guò)濾,濾液用濃HCl小心酸化至pH值為4左右,充分冷卻至肉桂酸完全析出,減壓過(guò)濾并用少量水洗滌固體,干燥得粗產(chǎn)品,粗產(chǎn)品可用30%乙醇重結(jié)晶,得白色肉桂酸晶體。純品用毛細(xì)管法測(cè)得熔點(diǎn)為132~134℃(+2℃溫度校正),文獻(xiàn)值為134.5~135.5℃。

        比較表1中的2和3兩次實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過(guò)25min時(shí),增加反應(yīng)時(shí)間產(chǎn)品收率變化不大從節(jié)約能源和時(shí)間角度考慮選擇輻射時(shí)間為25 min,產(chǎn)品收率為56.05%.因此,在以上兩種合成肉桂酸的方法中前者使用微波輻射功率為650W反應(yīng)時(shí)間為6min,肉桂酸產(chǎn)率可達(dá)54.82%;后者所使用的微波輻射功率為325W反應(yīng)時(shí)間為25min,肉桂酸產(chǎn)率可達(dá)56.05%,雖然這兩種方法反應(yīng)時(shí)間懸殊,但他們與傳統(tǒng)方法相比,都具有反應(yīng)時(shí)間短,操作方便等優(yōu)點(diǎn),且產(chǎn)品收率與傳統(tǒng)方法相當(dāng),具有一定的應(yīng)用價(jià)值。

        1.3微波輻射下肉桂酸正丁酯的催化合成研究

        實(shí)驗(yàn)方法:在125mL三頸燒瓶中加入肉桂酸、一定量的正丁醇、NaHSO4·H2O(或離子交換樹(shù)脂、SnCl4·5H2O)及幾粒沸石,將燒瓶固定于微波爐腔中,瓶口裝配裝滿正丁醇的分水水器及回流冷凝管,設(shè)置一定時(shí)間,開(kāi)啟微波爐,進(jìn)行輻射回流反應(yīng)并在反應(yīng)進(jìn)行過(guò)程中不斷用硅膠薄層色譜法對(duì)反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)(此法不能作為監(jiān)測(cè)肉桂酸準(zhǔn)確轉(zhuǎn)化情況,但可作為觀察酯的生成情況),得淡黃色反應(yīng)混合物.反應(yīng)后的溶液用稀鹽酸中和至弱酸性,再分別用飽和食鹽水、飽和碳酸鈉溶液(若催化劑為SnCl4·5H2O則用稀碳酸鈉溶液)洗滌,經(jīng)干燥后減壓蒸餾,先蒸餾出未反應(yīng)的正丁醇,然后收集164~167℃/1333Pa餾分,得無(wú)色油狀液體。

        2 結(jié)果

        經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)可知:少量催化劑對(duì)反應(yīng)有明顯的影響,隨著催化劑用量的增加,轉(zhuǎn)化率提高。但在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)催化劑用量過(guò)多時(shí),產(chǎn)率下降,產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)黃色,這可能是由于在較高溫度下,催化劑過(guò)多而發(fā)生副反應(yīng)。另外,可以看出,反應(yīng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間才能使酯產(chǎn)率最大。反應(yīng)時(shí)間過(guò)短,酸醇沒(méi)有反應(yīng)完全使產(chǎn)率降低,只有反應(yīng)到一定時(shí)間,酯產(chǎn)率才最高。

        [1]李德江,龍德清,付和清.微波輻射下肉桂酸芐酯的催化合成[J].應(yīng)用化工,2004,(02):20-21.

        [2]楊水金,余協(xié)卿,梁永光,孫聚堂.TiSiW152O40/TiO2催化肉桂酸系列酯催化合成肉桂酸系列酯.[J].石油化工,2003,32(3).

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