第35卷第6期武漢工程大學學報 VoL. 35 No.62013年06月 J. Wuhan Inst. Tech.Jun.2013文章編號:1674-2869(2013)06-0016-04亞甲基苯乙醇的合成工藝奚強,馮薇偉,胡楊,余利民2,陳建2(1.武漢工程大學化工與制藥學院,湖北武漢430742.武漢理工大學化學工程學院,湖北武漢430070摘要:針對亞甲基苯乙醇合成工藝中反應條件較苛刻、操作較復雜、產(chǎn)物難分離純化和總收率偏低的問題,以苯乙醛為原料,經(jīng)亞甲基化反應和均相氫轉(zhuǎn)移還原反應兩步合成了亞甲基苯乙醇分別考察了兩步反應投料比、催化劑的用量和反應溫度等條件對產(chǎn)物收率的影響.結(jié)果表明,亞甲基化反應在50℃,投料比為n(苯乙醛):n(甲醛):n(二甲胺鹽酸鹽)=11.2:0.2的條件下反應16h最佳,反應液經(jīng)減壓蒸出甲醛、異丙醇和水,中間產(chǎn)物無需進一步純化,直接用于還原反應;氫轉(zhuǎn)移還原反應于60~65℃下反應12h,投料比n(a-亞甲基苯乙醛):n(異丙醇鋁)=1:0.1,反應液用乙酸乙酯和水萃取、純化,得到亞甲基苯乙醇產(chǎn)物的總收率可達86%,純度98.5%以上,其結(jié)構(gòu)經(jīng)核磁共振氫譜確認.該合成工藝反應條件溫和、操作簡單、產(chǎn)業(yè)化價物易于分離和純化、收率高,具有一定的工業(yè)化價值關(guān)鍵詞:苯乙醛;亞甲基化;氫轉(zhuǎn)移還原中圖分類號:TQ243.4文獻標識碼:aoi:10969/in.1-69203.06.000引言1實驗部分亞甲基苯乙醇(-methylene phenethyl1.1儀器及試劑 alcohol),為一種透明的無色液體,具有柔和的玫DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器,鞏義瑰香味,現(xiàn)多作為一種新型的香料,也可作為合成市予華儀器有限公司生產(chǎn);2XZ型雙級旋片式真其它香料的原料,是精細化工方面一種重要的空泵,鞏義市予華儀器有限公司生產(chǎn);二乙胺、丙中間體酸、四氫吡咯、吡啶、二甲胺鹽酸鹽、苯乙醛、甲醛現(xiàn)有的亞甲基苯乙醇的合成方法主要有三水溶液、異丙醇鋁、異丙醇、乙酸乙酯,均為國藥集種,方法一:通過格氏試劑的方法,該方法中的格團化學試劑有限公司生產(chǎn)氏試劑較難制備2.方法二:利用heck反應,用鹵1.2a亞甲基苯乙醛的合成代苯和烯丙醇發(fā)生偶合反應制備,反應中使用了在N2保護下,在500mL的三口燒瓶中,加入貴金屬鈀為催化劑,回收使用不易3.方法三用240mL的異丙醇,攪拌下加入1.8g阻聚劑和甲基苯乙烯為原料,經(jīng)氯代、酯化和皂化反應制60g(0.5mol)苯乙醛,攪拌均勻,滴加8.1g得,該路線較長,收率偏低5(0.1mol)二甲胺鹽酸鹽溶于48g質(zhì)量分數(shù)37%本實驗參考相關(guān)文獻7,以苯乙醛為原料,的甲醛水溶液(0.6mol)的混合溶液,控制滴加的經(jīng)亞甲基化和氫轉(zhuǎn)移還原兩步合成了亞甲基苯速率,使內(nèi)溫不超過50℃,滴加完畢后50℃保溫乙醇,并探討了投料比、催化劑的用量和反應溫度反應,TLC跟蹤反應至苯乙醛反應完全反應液常等條件對收率的影響在最佳反應條件下,以苯乙溫減壓蒸出過量的甲醛,50℃減壓蒸出溶劑和生醛計,產(chǎn)物β亞甲基苯乙醇的收率可達86%.同時成的水,并用異丙醇(20mL)帶兩次水,得一淺黃用HNMR對產(chǎn)物進行了表征合成的路線如下:色粘稠物,即為a亞甲基苯乙醛粗品,不經(jīng)純化,H亞甲基化還原 OH直接用于氫轉(zhuǎn)移還原反應 CHO-收稿日期:2013-04-03作者簡介:奚強(1966-),男,湖北浠水人,教授博士,碩士研究生導師研究方向:有機合成第6期奚強等亞甲基苯乙醇的合成工藝171.3亞甲基苯乙醇的合成50110往上述粘稠物中加入120g(2mol)異丙醇,4080升溫攪拌溶清,補加適量阻聚劑后,再加入10.2g30反應時間和溫度的關(guān)系60(0.05mol)異丙醇鋁,升溫至60~65℃反應,20亞甲基化收率和溫度的關(guān)系40TLC跟蹤反應至醛反應完全.反應液減壓蒸出生1020成的丙酮和過量的異丙醇后,攪拌下趁熱將反應液傾倒入300mL的蒸餾水中,用300mL的乙酸00405060806080100反應溫度/℃乙酯分三次萃取,合并有機相,水洗,無水硫酸鈉圖1亞甲基化反應溫度對反應時間和亞甲基化干燥,過濾,濾液減壓蒸出乙酸乙酯,得一淡黃色收率的影響透明的油狀物57.5g,即為亞甲基苯乙醇,總收 Fig. 1 The effect of temperature on reaction time率86%,純度98.5%(HPLC). and yield of product2結(jié)果與討論能是溫度較高時導致a亞甲基苯乙醛的聚合過度由此可見,此處亞甲基化反應的溫度在50℃2.1亞甲基化反應催化劑的選擇左右為佳根據(jù)文獻[6],本研究對亞甲基化反應的催化2.3甲醛和苯乙醛的摩爾比對亞甲基化收率的劑做了初步篩選,其催化機理可認為8:在堿催化影響下,苯乙醛在醛基的a位生成碳負離子,再與甲醛在50℃,催化劑和苯乙醛摩爾比0.2:1,考中的羰基碳原子發(fā)生親核加成反應生成2羥甲基察了原料甲醛和苯乙醛的摩爾比對收率的影響,苯乙醛;后者在酸催化下,受熱脫水,生成a亞甲結(jié)果如圖2所示由圖可知,隨著甲醛和苯乙醛摩基苯乙醛爾比的增大,反應的收率有一定程度的提高,當摩以甲醛和苯乙醛摩爾比1.2:1,反應溫度為爾比高于1.2后,收率變化不明顯.考慮到過多的50℃,催化劑和苯乙醛摩爾比0.2:1,考察不同甲醛對后處理造成的麻煩,最后確定原料的摩爾的催化劑催化反應的時間和亞甲基化收率,結(jié)果比為1.2:1.見表1.由表可知,不同的催化劑對反應時間和亞94甲基化收率有較為顯著的影響,其中二甲胺鹽酸92鹽催化時反應時間最短,收率最高90表1催化劑對亞甲基化反應收率的影響88 Table 1 Effect of catalyst on yield of product86催化劑反應時間/h收率/%841.051.11.21.31.51.71二甲胺鹽酸鹽1691n(甲醛)n(苯乙醛)2二乙胺鹽酸鹽1990圖2甲醛和苯乙醛的摩爾比對亞甲基化收率的影響3二乙胺丙酸鹽2087 Fig. 2 Effect of proportion on yield of product4四氫吡咯丙酸鹽29782.4氫轉(zhuǎn)移還原的反應溫度對反應時間和還原5吡啶鹽酸鹽4856收率的影響注:為柱色譜得到收率,下同;為80℃時反應根據(jù)文獻[7],在異丙醇鋁和a亞甲基苯乙醛48h,TLc顯示未反應完摩爾比為0.1:1的條件下,對異丙醇和異丙醇鋁2.2亞甲基化的反應溫度對反應時間和亞甲基催化的氫轉(zhuǎn)移還原反應的溫度對反應時間和還原化收率的影響收率的影響進行了初步研究,其結(jié)果見圖3所示以甲醛和苯乙醛摩爾比1.2:1,催化劑和苯隨著還原反應溫度的升高,反應速率逐漸增加,但乙醛摩爾比0.2:1,考察了不同的反應溫度對反從70℃增加至反應液回流溫度,反應時間沒有明應時間和亞甲基化收率的影響,結(jié)果見圖1.顯的變短.另一方面,在65℃過后,溫度的提高,由圖1可知,隨著反應溫度的升高,反應速率還原收率卻略有下降.考慮到中間產(chǎn)物a亞甲基變大,反應時間逐漸變短;在溫度60℃之前,溫度苯乙醛易聚合本實驗最終將還原的溫度控制在的升高對收率影響不大;但是繼續(xù)升高反應溫度,60~65℃.收率則出現(xiàn)較大的下降,從柱色譜的結(jié)果分析,可18武漢工程大學學報第35卷301008020反應時間和溫度的關(guān)系60°兇←還原溫度的關(guān)系10402040 Jo60657080反應溫度/℃圖3氫轉(zhuǎn)移還原的反應溫度對反應時間和還原收率的影響 Fig.3 The effect of temperature on reaction time and yield of product2.5異丙醇鋁和a亞甲基苯乙醛的摩爾比對還圖5亞甲基苯乙醇的HNMR圖譜原收率的影響 Fig.5 1H NMR spectra of A-methylene在溫度60~65℃,考察了還原反應異丙醇鋁 phenethyl alcohol和a亞甲基苯乙醛的摩爾比對還原收率的影響,結(jié)果如圖4所示.由圖4可知,隨著催化劑和底物3結(jié)語摩爾比的提高,還原收率有一個最大值,即在摩爾本實驗以苯乙醛為原料,經(jīng)亞甲基化和氫轉(zhuǎn)比0.1~0.12之間,收率最高可達92%在較低的移還原兩步合成了亞甲基苯乙醇并確定了最催化劑量的條件下,反應的時間有所延長,TLC顯佳反應條件:亞甲基化反應的苯乙醛甲醛二示聚合物的量有所增多,導致收率變低;另一方甲胺鹽酸鹽摩爾比為1:1.2:0.2,其反應溫度面,在較高的催化劑量的條件下,還原的反應速率50℃;氫轉(zhuǎn)移還原的中間產(chǎn)物:異丙醇鋁摩爾比很快,但是還原反應結(jié)束后,水處理的過程中會產(chǎn)為1:0.1,反應溫度60~65℃.以苯乙醛計,產(chǎn)物生大量的鋁鹽,直接影響了產(chǎn)物的分離和純化,間亞甲基苯乙醇的總收率可達86%,該合成方法,接的導致收率明顯的下降綜合考慮,本實驗確定工藝簡單產(chǎn)物易于分離和純化,收率高,具有一最佳的摩爾比為0.1.定的工業(yè)化價值9290致謝8886本研究得到了武漢同道興建材科技股份有限84公司的盧洪宇工程師和武漢大學王慶利博士的幫82助,在此一并表示感謝0.080.10.120.160.2n(異丙醇鋁)n(a-亞甲基苯乙醛)參考文獻:圖4異丙醇鋁和亞甲基苯乙醛爾比對還原1]郭廷翹,劉麗琴,郭雪飛.用a甲基苯乙烯合成龍葵收率的影響醇系列香料[J]精細化工2001,18(1):34-36 Fig.4 Effect of proportion on yield of produ GUO Ting-qiao, LIU Li-qin, GUO Xue-fei.2.6產(chǎn)物亞甲基苯乙醇的表征 Synthesis of hydratropic alcohol series flavors from產(chǎn)物的HNMR(CDCl3,TMS,300MHz)圖 a-methylstyrene[J]. Fine Chemicals, 2001,18(1) 34譜如圖5所示:1.80(s,1H)為羥基活潑氫;84.55 36. (in chinese)(s,2H)為與羥基相連的亞甲基的氫;85.36~5.48C2]ehn Douglas Enanti re decarboxylative(d,2H)為端烯的兩個氫;87.08~7.47(m,5H)為 alkylations: catalyst development, substrate cope,苯環(huán)上的氫的多重峰與原料苯乙醛的核磁相比 and mechanistic studies[]. Chemistry-A European Journal,2011,17(50):14199-14223.較,產(chǎn)物的核磁中出現(xiàn)了85.36~5.48端烯氫的[3] Mo Jun, Ruan Jiwu, Liu Shi--fang,etal l Regiosele峰,并且原料中醛基氫的峰消失由圖譜可知,制 ctive Heck arylation of unsaturated alcohols by備的產(chǎn)物即為目標產(chǎn)物亞甲基苯乙醇 catalysis in ionic liquid [J]. Chemistry Communi cation,2006(34):3591-3593.第6期奚強,等:亞甲基苯乙醇的合成工藝19 [4] Mark A S, Robert P B. Beta-alky-lidene phenethyl世界,2008,49(1):42-45. uses alcohols, organoleptic uses thereof processes for I and process LUO Ge, LIU Xin-wen, XU Ning, et al. Studies on preparing same: US, 4756840[P]. 1988-07-12. deactivation and recycle of aluminium isopropocide in[5]劉麗琴,郭廷翹,左宏,等.玫瑰型香料p亞甲基苯乙 the homogeneous hydrogen transfer reaction of醇的合成[精細化工,2000,17(5):258-259 acrolein to allyl alcohol]. Chemical World, 2008, LIU Li-qin, GUO Ting-qiao, ZUO Hong, et al.49(1):42-45.(in chinese) Synthesis ofmethylene phenethyl alcohol.Fine[8]唐培,馮亞青精細有機合成化學與工藝學[M].2 Chernicals, 2000,17(5): 258-259. (in chinese)版北京:化學工業(yè)出版社206324-325 [6] Erkkilae A. Pihko P M. Mild organocatalytic a TANG Pei-kun, FENG Ya-qing. Synthetic Organic methylenation of aldehydes[J]. Journal of Organic Chemistry and Technology of Fine Chemicals []. Chemistry,2006,71(6):2538-2541 2nd edition. Beijing: Chemical Industry Press, 2006:7]羅鴿,劉歆文,許寧,等.丙烯醛與異丙醇均相氫轉(zhuǎn)移324-32in chinese)制烯丙醇反應中催化劑失活及再利用研究[]化學 Synthesis of B-methylene phenethyl alcohol XI Qiang', FENG Wei-wei', HU Yang',YU Li-ming2,CHEN Jian2 (1. School of Chemical Engineering and Pharmacy, Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430074, China; 2. Chemical Engineering Institute, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China) Abstract: To improve the yield of the B-methylene phenethyl alcohol and avoid the disadvantages including harsh conditions, hard to control the reaction process, difficult purification and low yield in the present routes, an approach to synthesize -methylene phenethyl alcohol was investigated with phenylacetaldehyde as the raw material by methylenation and hydrogen transfer reaction. The effects of molar ratio of material, amount of catalyst and reaction temperature on the yield of the product were discussed. the yield of g-methylene phenethyl alcohol reached 86% with purity of over 98. 5% when the methylenation was carried out at 50 C for 16 h and ratio of n(plenylacetaldehyde):(formaldehyde):n(organic amine salt)=1:1.2:0.2, formaldehyde, isopropanol and water were distilled from the reaction liquid by vacuum evaporation and the intermediate product was directly used without further purification; the hydrogen transfer reaction was carried out at 60-65 C for 12 with(intermediate):(aluminum isopropoxide) =1: 0. 1, the concentrate was extracted by ethyl acetate and water. The structure of the product was confirmed by 1H NMR. This process has the characteristics of mild reaction conditions, simple operation, easy to be isolated and purified, high total yield, which is feasible for industrialization. Key words: plenylacetaldehyde; methylenation: hydrogen transfer reaction本文編輯:張瑞