第26卷第5期許昌學(xué)院學(xué)報(bào)2007年9月JOURNAL OF XUCHANG UNIVERSITYsep.2007文章編號(hào):1671-9824(2007)05-0098-03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,分子師作除水劑,以肉桂醛和乙二醇為原料合成肉桂醛縮乙二醇通過正交實(shí)驗(yàn),確定了反應(yīng)的最佳條件:0.1ml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(dá)91.9%關(guān)鍵詞:肉桂醛縮乙二醇;碘催化;正交實(shí)驗(yàn)中圖分類號(hào):0623.624文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A肉桂醛縮乙二醇,是無色油狀液體,具有清香氣味我國(guó)GB2760-1996規(guī)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、軟飲料、冰淇淋和糖果等食品中1].縮醛的傳統(tǒng)合成方法常采用無機(jī)酸(硫酸、鹽酸和磷酸等)作為催化劑,以有機(jī)溶劑為帶水劑但該方法不僅反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、副反應(yīng)多,而且嚴(yán)重腐蝕設(shè)備、污染環(huán)境近年來,分子碘在有機(jī)合成中得到了應(yīng)用31.由于碘催化反應(yīng)在形成縮醛和縮酮反應(yīng)中具有較高的催化活性“,而且廉價(jià),且對(duì)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(yàn)部分1.1儀器及試劑美國(guó) Bio-Rad FTS2100型紅外光譜儀(溴化鉀壓片),2W型阿貝折射儀,DT100單盤天平,中量標(biāo)準(zhǔn)磨口有機(jī)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肉柱醛和一定物質(zhì)的量的乙二醇及少量碘.在反應(yīng)瓶上安裝冷凝管及分子篩除水器,固定反應(yīng)瓶在電熱套上加熱、攪拌回流2.5-4h.待反應(yīng)物完全冷卻后,再加入10%的Na2S2O3反應(yīng)至無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(jī)層并用無水硫酸鎂干燥.減壓蒸餾收集前餾分,再收集135-138℃/2.2kp的餾分.即得到無色透明的具有果香味的油狀液體產(chǎn)品.最后稱量并計(jì)算收率1.3產(chǎn)品分析與鑒定制得的產(chǎn)品為無色透明且具有清香氣味的液體利用阿貝折光儀測(cè)得其折光率=14329,沸點(diǎn)為5-138℃/2.2kpa,樣品的紅外光譜圖顯示:3020cm為ArH的伸縮振動(dòng),1640cm-、1612cm84cm、1510cm為苯環(huán)骨架的伸縮振動(dòng),1202cm2、1120cm1、1043cm為C.0C的伸縮振動(dòng)981cm為C=CH面外彎曲振動(dòng),764cm1、706cm為ArH面外彎曲振動(dòng)2正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中國(guó)煤化工以0.1mol肉桂醛(基準(zhǔn)量)及一定量的乙二醇為原料H成肉桂醛縮乙二CNMHG收稿日期:2007-04作奢簡(jiǎn)介:李靜(1959—),女,河南許昌人,教授,主要從事有機(jī)化學(xué)的教學(xué)與研究第26卷第5期李靜,等:腆催化合成肉桂醛縮乙二醇醇.以反應(yīng)溫度、反應(yīng)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,并通過單因素實(shí)驗(yàn)確定了各因素的四個(gè)水平(見表1),然后采用正交實(shí)驗(yàn)法L16(4)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果來分析各因素對(duì)收率的影響豪1因章及水平裹因素水平A反應(yīng)溫度/℃B反應(yīng)時(shí)間/hC催化劑用量/mgD醛醇物質(zhì)的量比3.51:1.71:1.93實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析16次正交實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)率、均值和極差見表2.利用極差值R確定了各因素對(duì)反應(yīng)的影響主次關(guān)系為B(反應(yīng)時(shí)間)>D(醛醇物質(zhì)的量比)>A(反應(yīng)溫度)>C(催化劑用量2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及直觀分析表序號(hào)A反應(yīng)溫度/℃B反應(yīng)時(shí)間/hC催化劑用量D醛醇物質(zhì)的量比E收率/%1:1.53.5551:1.91:1.770.41:1.91:1.569.71:1.51:1.352.02101:1.7K1(A)74.97565.97565.55062.200Ke72.825K3(C)K4(D)75.52569.100R(極差)8.8507.275113.1確定各因素的最佳水平3.1.1反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響生成縮醛的反應(yīng)為可逆反應(yīng)隨著時(shí)間的增加,反應(yīng)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(yīng)時(shí)間從2.5~4h,收率一直在增加,如果再繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間收率可能還會(huì)提高但考慮到節(jié)約能源和提高效率等因素,所以確定最佳反應(yīng)時(shí)間為4h中國(guó)煤化工3.1.2反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響CNMHG反應(yīng)溫度對(duì)此反應(yīng)影響較大反應(yīng)物在180℃時(shí)稍徽沸,簡(jiǎn)丁10U,漢應(yīng)混合物就變得粘稠,并產(chǎn)生一些副產(chǎn)物,導(dǎo)致產(chǎn)率下降,因此溫度應(yīng)保持在180℃為宜許昌學(xué)院學(xué)報(bào)2007年9月3.13催化劑用量對(duì)收率的影催化劑用量在50mg時(shí)收率最高繼續(xù)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(duì)收率的影響隨著乙二醇物質(zhì)的量的增加,收率也相應(yīng)增大,但是醛醇物質(zhì)的量比增加至1:1.9時(shí)反而有所下所以醛醇物質(zhì)的量比應(yīng)控制在1:1.7時(shí)為宜3.2最佳反應(yīng)條件的重復(fù)實(shí)驗(yàn)通過上述分析確定反應(yīng)的最佳條件為:A1B,C2D3即反應(yīng)溫度180℃,反應(yīng)時(shí)間為4h,催化劑用量為50mg,醛醇物質(zhì)的量比為1:17.在此條件下重復(fù)三次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示表3最優(yōu)條件下置復(fù)3次實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)次數(shù)從表中可知:三次實(shí)驗(yàn)的收率平均值約為919%4結(jié)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(jī)帶水劑;(3)該方法操作簡(jiǎn)單、后處理方便,對(duì)環(huán)境無污染;(4)合成的最佳條件為:當(dāng)醛醇物質(zhì)的量比為1:17催化劑用量為50mg,在溫度180℃時(shí),反應(yīng)4h,收率接近92.0%參考文獻(xiàn)[1]陳士能,陣培虞,楊偉才,等.中國(guó)化工產(chǎn)品大全(下)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998:635[2]濟(jì)南市輕工研究所合威使用香料手冊(cè)[M].北京:輕工業(yè)出版社,1985:205[3]王彩風(fēng),姜恒,宮紅.碘作催化劑在有機(jī)合成中的應(yīng)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[ J]. Chem Lett, 2001, 8: 794-795.Catalytic Synthesis of CinnamaldehyGlycol Acetal with IodineLI Jing, XIAO Bin( School of Chemistry Chemical Engineering, Xuchang University, Xuchang 461000, China)Abstract: This experiment takes idodine as the catalyst, synthesizes cinnamaldehyde glycol acetal with cin-amic aldehyde and the glycol as the raw material . Orthogonal experiment helps to determine the optimun condtion,that is, 0. Imol cinnamic aldehyde and 0. 17 mol glycol mixture under 50mg idodine catalysis, backflow 4hwith receiving rate of 91. 9%Key words: cinnamaldehyde glycol acetal; idodine catalyYH中國(guó)煤化工CNMHG責(zé)任編輯:衛(wèi)世乾