碘催化合成肉桂醛縮乙二醇

第26卷第5期許昌學(xué)院學(xué)報2007年9月JOURNAL OF XUCHANG UNIVERSITYsep.2007文章編號:1671-9824(2007)05-0098-0碘催化合成肉桂醛縮乙二醇李靜,效彬許昌學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院,河南許昌461000)摘要:以碘為催化劑,分子篩作除水劑,以肉桂醛和乙二醇為原料合成肉桂醛縮乙二醇.通過(guò)正交實(shí)驗,確定了反應的最佳條件:!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℃時(shí)回流4h,收率可達919%關(guān)鍵詞:肉桂醛縮乙二醇;碘催化;正交實(shí)驗中圖分類(lèi)號:0623.624文獻標識碼:A肉桂醛縮乙二醇,是無(wú)色油狀液體,具有清香氣味我國GB2760-1996規定為允許使用的食用香料,主要用于香辛型香料的配制),以及酒類(lèi)、軟飲料、冰淇淋和糖果等食品中21.縮醛的傳統合成方法常采用無(wú)機酸(硫酸、鹽酸和磷酸等)作為催化劑,以有機溶劑為帶水劑但該方法不僅反應時(shí)間長(cháng)、副反應多而且嚴重腐蝕設備、污染環(huán)境近年來(lái),分子碘在有機合成中得到了應用31.由于碘催化反應在形成縮醛和縮酮反應中具有較高的催化活性“,而且廉價(jià),且對環(huán)境友好本文以碘作為催化劑,以分子篩作吸水劑,合成了肉桂醛縮乙二醇,得到了理想的效果1實(shí)驗部分1.1儀器及試劑美國 Bio-Rad FTS2100型紅外光譜儀(溴化鉀壓片),2W型阿貝折射儀,DT100單盤(pán)天平,中量標準磨口有機制備儀乙二醇、肉桂醛、碘均為分析純,4A分子篩(鈉型)1.2肉桂醛縮乙二醇的制備在100mL圓底燒瓶中加入0.1mol肉桂醛和一定物質(zhì)的量的乙二醇及少量碘在反應瓶上安裝冷凝管及分子篩除水器,固定反應瓶在電熱套上加熱、攪拌回流2.5-4h.待反應物完全冷卻后,再加入10%的NaS2O3反應至無(wú)色用飽和食鹽水洗滌兩次后再用蒸餾水洗滌兩次分離出有機層并用無(wú)水硫酸鎂干燥.減壓蒸餾收集前餾分,再收集135-138℃/2.2kpa的餾分.即得到無(wú)色透明的具有果香味的油狀液體產(chǎn)品最后稱(chēng)量并計算收率1.3產(chǎn)品分析與鑒定制得的產(chǎn)品為無(wú)色透明且具有清香氣味的液體利用阿貝折光儀測得其折光率m=14329,沸點(diǎn)為135-138℃/2.2kpa,樣品的紅外光譜圖顯示:3020cm為ArH的伸縮振動(dòng),1640cm-1、1612cm、1584cm-、1510cm為苯環(huán)骨架的伸縮振動(dòng),1202cm、120cm、1043cm為COC的伸縮振動(dòng),981cm為C=CH面外彎曲振動(dòng),764cm、706cm為ArH面外彎曲振動(dòng)2正交實(shí)驗設計以0.1mol肉桂醛(基準量)及一定量的乙二醇為原料,一定量的碘作為催化劑合成肉桂醛縮乙二收稿日期:2007-04-12作奢簡(jiǎn)介:辛靜(1959—),女,河南許曷人,教授,主要從事有機化學(xué)的教學(xué)與研究第26卷第5期李靜,等:腆催化合成肉掛醛縮乙二醇醇.以反應溫度、反應時(shí)間催化劑的用量和醛醇物質(zhì)的量比作為影響產(chǎn)率的四個(gè)因素,并通過(guò)單因素實(shí)驗確定了各因素的四個(gè)水平(見(jiàn)表1),然后采用正交實(shí)驗法L6(4)設計了實(shí)驗方案,并根據實(shí)驗結果來(lái)分析各因素對收率的影響褒1因章及水平表因素水平A反應溫度/℃B反應時(shí)間/hC催化劑用量/mgD醛醇物質(zhì)的量比1231:l.3051:1.72101:1.93實(shí)驗結果及分析16次正交實(shí)驗的產(chǎn)率、均值和極差見(jiàn)表2利用極差值R確定了各因素對反應的影響主次關(guān)系為:B(反應時(shí)間)>D(醛醇物質(zhì)的量比)>A(反應溫度)>C(催化劑用量)衰2正交實(shí)驗結果及直觀(guān)分析表A反應溫度/℃B反應時(shí)間/hC催化劑用量/mgD醛醇物質(zhì)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(極差)8.8507.2753.1確定各因素的最佳水平3.1.1反應時(shí)間對收率的影響生成縮醛的反應為可逆反應隨著(zhù)時(shí)間的增加,反應物之間就會(huì )充分作用,使平衡向有利于生成物的方向移動(dòng)反應時(shí)間從2.5~4h,收率一直在增加,如果再繼續延長(cháng)反應時(shí)間收率可能還會(huì )提高但考慮到節約能源和提高效率等因素,所以確定最佳反應時(shí)間為4h3.12反應溫度對收率的影響反應溫度對此反應影響較大反應物在180℃時(shí)稍徽沸騰,如果溫度高于180℃,反應混合物就變得粘稠,并產(chǎn)生一些副產(chǎn)物,導致產(chǎn)率下降,因此溫度應保持在180℃為宜許曷學(xué)院學(xué)報2007年9月3.1.3催化劑用量對收率的影響催化劑用量在50mg時(shí)收率最高繼續增加用量收率反而會(huì )有所下降,故催化劑用量在50mg為宜3.1.4醛醇摩爾比對收率的影響隨著(zhù)乙二醇物質(zhì)的量的增加,收率也相應增大,但是醛醇物質(zhì)的量比增加至1:1.9時(shí)反而有所下降,所以醛醇物質(zhì)的量比應控制在1:1.7時(shí)為宜3.2最佳反應條件的重復實(shí)驗通過(guò)上述分析確定反應的最佳條件為:AB,C2D3,即反應溫度180℃,反應時(shí)間為4h,催化劑用量為50mg醛醇物質(zhì)的量比為1:1.7.在此條件下重復三次的實(shí)驗結果如表3所示表3最優(yōu)條件下重復3次實(shí)驗結果實(shí)驗次數平均值收率/%91.692.292.091.9從表中可知:三次實(shí)驗的收率平均值約為91.9%,4結論(1)碘作為催化劑具有催化活性高、用量少、價(jià)廉易得和收率高等優(yōu)點(diǎn)(2)以4A型分子篩作為除水劑,就避免了使用有毒的有機帶水劑;(3)該方法操作簡(jiǎn)單、后處理方便,對環(huán)境無(wú)污染;(4)合成的最佳條件為:當醛醇物質(zhì)的量比為1:1.7,催化劑用量為50mg,在溫度180℃時(shí),反應4收率接近92.0%參考文獻[1]陳士能,培虞,楊偉才,等中國化工產(chǎn)品大全(下)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出菔社,1998:635[2]濟南市輕工研究所.合成使用香料手冊[M].北京:輕工業(yè)出版社,1985:205[3]王彩鳳,姜量,宮紅碘作催化劑在有機合成中的應用[J].廣州化學(xué),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責任編輯:衛世乾