十二烷基磺酸鐵催化合成苯甲醛乙二醇縮醛

第30卷第6期大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報 Vol. 30 No.62011年11月 Journal of Dalian Polytechnic UniversityNov.2011文章編號:1674-1404(2011)0-033-0十二烷基磺酸鐵催化合成苯甲醛乙二醇縮醛黃姍,崔勵,毛慶芳(大連工業(yè)大學(xué)輕工與化學(xué)工程學(xué)院,遼寧大連116034)摘要:以自制的十二烷基磺酸鐵作為催化劑,對由苯甲醛和乙二醇為原料合成苯甲醛乙二醇縮醛的反應進(jìn)行了研究,分別考察了醛醇比、催化劑用量、帶水劑用量、反應時(shí)間等因素對苯甲醛乙二醇縮醛收率的影響。反應的優(yōu)化條件為:n(苯甲醛)n(乙二醇)=1.0:1.3,催化劑的用量占反應物總質(zhì)量的1.6%,環(huán)己烷作為帶水劑,反應時(shí)間是90min。在此條件下,苯甲醛乙二醇縮醛的收率可達82.42%測得產(chǎn)品的折光率n=1.5264并采用紅外光譜對其結構進(jìn)行了表征。實(shí)驗結果表明,十二烷基磺酸鐵是合成苯甲醛乙二醇縮醛的良好催化劑,后處理簡(jiǎn)單,無(wú)污染,具有綠色合成的特點(diǎn)關(guān)鍵詞:苯甲醛乙二醇縮醛;十二烷基磺酸鐵;縮醛反應中圖分類(lèi)號:TQ651文獻標志碼: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引言重視。作者以自制的十二烷基磺酸鐵為催化劑苯甲醛乙二醇縮醛具有類(lèi)似杏仁香韻,可用合成了苯甲醛乙二醇縮醛。于多種日用香精中,也可作為有機合成中間體1實(shí)驗和溶劑2。該香料香氣和潤,留香持久,只要添加少量就可明顯增加香料的天然感,化學(xué)穩定性好1.1主要試劑及儀器傳統的合成方法是用無(wú)機酸作為催化劑由乙二醇試劑:苯甲醛、乙二醇、十二烷基磺酸鈉,分析與苯甲醛合成,但該方法存在著(zhù)環(huán)境污染等諸多純;環(huán)己烷無(wú)水硫酸鎂氫氧化鈉氯化鐵,化學(xué)純問(wèn)題。因此研究和開(kāi)發(fā)苯甲醛乙二醇縮醛的儀器:GC7890系列氣相色譜儀,上海天美科環(huán)境友好合成具有一定意義6。有文獻報道學(xué)儀器有限公司;ZWA2J阿貝折光儀,上海精密易斯酸與表面活性劑結合形成的鹽不易發(fā)生水科學(xué)儀器有限公司;傅里葉變換紅外光譜儀,美國解,它在有機合成中的催化作用受到越來(lái)越多的PE公司。收稿日期:2010-07-13作者簡(jiǎn)介:黃(1986-),女碩士研究生;通信作者:崔勵(1964-),女教授434大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報第30卷1.2實(shí)驗方法100min,考察催化劑用量對產(chǎn)品收率的影響。由1.2.1十二烷基磺酸鐵的制備圖2可知,在反應物和帶水劑用量不變的情況下,將濃度為0.15mol/L的十二烷基磺酸鈉溶催化劑是影響苯甲醛與乙二醇發(fā)生縮合反應的主液和0.2mol/L的三氯化鐵溶液按摩爾比3:1要因素之一,隨著(zhù)催化劑用量的增加,苯甲醛乙二在70℃混合生成十二烷基磺酸鐵沉淀,過(guò)濾、水醇縮醛收率也增大,當催化劑用量增至1.6%時(shí),洗后進(jìn)行重結晶。苯甲醛乙二醇縮醛的收率達到81.93%。繼續增1.2.2苯甲醛乙二醇縮醛的合成方法加催化劑用量,產(chǎn)品收率變化不大。此時(shí),反應體向100mL三口燒瓶里加入一定比例的苯甲系中起到催化作用的活性物質(zhì)已滿(mǎn)足縮合反應的醛、乙二醇、環(huán)己烷和一定量的催化劑,裝上分水要求,增加催化劑用量已沒(méi)有明顯效果。器、溫度計和回流冷凝管,控制一定的回流反應溫度,加熱回流至反應結束。靜置冷卻后,將反應液中的有機層依次用氫氧化鈉溶液、水洗滌,用無(wú)水MgSO4干燥,而后進(jìn)行減壓蒸餾,首先收集前餾分,再收集118~124℃的餾分,得具有果香味的求哥85無(wú)色透明的液體產(chǎn)品,計算收率,測得產(chǎn)品的折光率及紅外光譜。2結果與討論651.21.41.61.82.0w催化劑)%2.1醛醇配比對收率的影響圖2催化劑用量對收率的影響固定取苯甲醛0.15mol,催化劑十二烷基磺 Fig. 2 The effect of catalyst dosage on yield酸鐵為反應物料總質(zhì)量的1.5%,帶水劑環(huán)己烷2.3帶水劑環(huán)己烷用量對反應的影響取苯甲醛0.15mol、乙二醇0.195mol、反應度,考察醛醇配比對收率的影響,結果見(jiàn)圖1。由圖1可知,在苯甲醛、催化劑和帶水劑環(huán)己烷用量物料總質(zhì)量1.6%的十二烷基磺酸鐵,保持醛醇等不變的情況下,苯甲醛乙二醇縮醛收率隨著(zhù)乙摩爾比1.0:1.3,控制一定的回流溫度,反應100min,考察帶水劑用量對產(chǎn)率的影響,結果見(jiàn)二醇用量的增加而增大,當醛醇摩爾比到達1.0:圖3。由圖3可知,在醛醇摩爾比等不變的情況1.3時(shí),苯甲醛乙二醇縮醛的收率達到81.2%下,帶水劑用量對苯甲醛乙二醇縮醛的收率有一繼續增加乙二醇含量,收率又略有下降。定影響,當帶水劑用量增至為8mL時(shí),苯甲醛乙85二醇縮醛的收率達到82.12%。再增加帶水劑用80量,收率不再明顯增大。加帶水劑一方面可帶出75反應產(chǎn)生的水,有利于正反應的順利進(jìn)行,同時(shí)還70可調節反應體系的溫度,但帶水劑加入過(guò)多,反應65溫度會(huì )略有下降,使反應時(shí)間延長(cháng)。6090551.01.010110121013101485n苯甲醛乙二醇)80圖1醛醇摩爾比對收率的影響75 Fig. The effect of molar ratio of benzaldehyde to7 glycol on yield652.2催化劑的用量對收率的影響604681012由已確定的最佳條件n(苯甲醛)n(乙二V(帶水劑)mL醇)=1.0:1.3,取苯甲醛0.15mol不變,加入圖3帶水劑用量對收率的影響帶水劑環(huán)己烷8mL,控制一定的回流溫度,反應Fig.3 The effect of water carrying agent dosage on yield第6期黃姍等:十二烷基磺酸鐵催化合成苯甲醛乙二醇縮醛4352.4反應時(shí)間對收率的影響苯環(huán)骨架吸收(1463、1606cm-2),苯環(huán)取代特由已確定的適宜條件n(苯甲醛):n(乙二征吸收(704、760cm-1),縮醛CO特征吸收醇)=1.0:1.3,催化劑用量1.6%,控制適當的(1092、1220cm-1),無(wú)羥基吸收峰,表明產(chǎn)物為回流溫度,考察不同反應時(shí)間的長(cháng)短對收率的影苯甲醛乙二醇縮醛。主要紅外光譜數據與文獻響,其結果如圖4所示。由圖4可知,反應溫度和[8]報道的苯甲醛乙二醇縮醛樣品的紅外光譜數醛醇摩爾比等不變的情況下,苯甲醛乙二醇縮醛據基本一致。收率最初隨著(zhù)反應時(shí)間的增加而增大,當反應時(shí)間為90min時(shí),產(chǎn)品的收率達到82.42%。繼續3結論延長(cháng)反應時(shí)間,對苯甲醛乙二醇縮醛收率又略有十二烷基磺酸鐵催化合成苯甲醛乙二醇縮醛下降,原因可能是反應時(shí)間延長(cháng),副反應相應增的最佳條件是:n(苯甲醛):n(乙二醇)=1.0多。1.3,催化劑十二烷基磺酸鐵的用量為反應物料總90質(zhì)量的1.6%,環(huán)已烷作為帶水劑,反應時(shí)間為8590min在此條件下,苯甲醛乙二醇縮醛的最高收率可達82.42%80哥75十二烷基磺酸鐵對合成苯甲醛乙二醇縮醛具有較好的催化活性,處理簡(jiǎn)單、無(wú)污染、具有綠色70合成的特點(diǎn),有著(zhù)良好的實(shí)用前景。65606080100120140160參考文獻: t/min[1]中國石油化工總公司低溫高活性熱穩定氧化亞鐵圖4反應時(shí)間對產(chǎn)品收率的影響基氨合成催化劑:中國,ZL92112411.2[P] Fig.4 The effect of reaction time on yield1995-09-01.2.5產(chǎn)品分析鑒定[2]劉化章,胡樟能,李小年,等,FeO基氨合成催化劑].化工學(xué)報,1994,45(4):385-392所得產(chǎn)品經(jīng)測定其折光率m=1.5264,與[3]能,傅冠平eO基氨合成催化劑的化學(xué)特性及文獻值(1.5268)相近。紅外譜圖見(jiàn)圖5。從圖5工業(yè)應用[].工業(yè)催化,2002,10(4):27-31.可以看出存在苯環(huán)C一H吸收峰(3042cm-),4]劉化章胡樟能,李小年,等ZA-5型氨合成催化劑70的研究[]化肥工業(yè),1999,26(4):17-21[5]莊志楊,李繼中.氨基磺酸催化合成苯甲醛乙二醇縮60醛的研究[]化學(xué)與生物工程,2007,24(4):17-1850[6]高飛,楊水金單質(zhì)碘催化合成苯甲醛乙二醇縮醛40]應用化工,2005,34(1):28-2930 [7] MANABE K, MORI Y, KOBAYASHI S. 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