高压微波辐射催化合成苯乙酸乙酯

表 3 物料配比对酯化率的影响
n (乙醇 ) n ( 苯乙酸 ) 1 0 1 2 0 1 3 0 1 4 0 1 5 0 1 6 0 1 酯化率 /% 30 3 69 9 82 6 92 7 89 3 83 4
15
( 5333Pa) 的 馏分, 众所周知, 酯化反应是典型的可逆反应 , 若 从化学平衡的角度考虑 , 增大物料配比有利于提高 反应的酯化率。但当醇用量过大时, 酯化率又会逐 渐下降 , 这是由于醇用量过大会致使体系中催化剂 的相对含量减小 , 同时过多使用无水乙醇 , 也提高了 生产成本, 回收过程麻烦。因此 , 本实验的物料配比 选择在 n ( 乙醇 ) n ( 苯乙酸 ) = 4 0 1 是较合适的。 2 . 4 催化剂用量对酯化率的影响 固定苯乙酸用量为 0 1m o , l 取 n ( 乙醇 ) n ( 苯 乙酸 ) = 4 0 1 , 微波功率 425 W, 辐射时间 8 0m in, 改变氧化钕用量 , 考察催化剂加入量对酯化率的影 响 , 实验结果如表 4所示。
2007年 11月 6日
邓斌, 等: 高压微波辐射催化合成苯乙酸乙酯 的酯谱带 , 在 1450~ 1380cm 间有
- 1
23 CH 2 , CH 3
反而有所下降 , 产物颜色加深。这可能是催化剂用 量过高, 容易引起体系副反应增多的缘故, 所以, 实 验时催化剂用量控制在 1 2g 是较优选择。 2 . 5 催化剂重复使用对酯化率的影响 为了考察氧化钕催化剂的重复使用效果, 待每 次反应结束后 , 过滤、 分离出催化剂 , 置于红外箱中 干燥后, 将其重新投入到反应器中 , 在苯乙酸加入量 为 0 1m o,l n (乙醇 ) n ( 苯乙酸 ) = 4 0 1 , 微波功率 425 W, 辐射时间 8 0m in 的条件下进行实验 , 结果见 表 5 所示。
Catalytic Synthesis of E thyl Phenylacetate under H igh PressureM icrowave Irradiation
DENG B in , JIANG Gang biao , CHEN L iu p ing , X U A n w u
1 , 3 2 3 3
由表 1 可见 , 随着微波功率的增加 , 酯化率逐渐 增大 , 当微波功率 上升到 425 W 时 , 酯化率达 到最 大, 继续提高微波功率, 酯化率反而有所下降; 而且 在实验中还发现, 在大微波功率下进行反应时, 所得
酯化率 /%
由表 4 可见, 增加催化剂用量, 酯化率随之提 高 , 但当加入量超过 1 2g 时, 继续增加用量 , 酯化率
第 15卷第 21 期 2007年 11月 6日
精细与专用化学品 F ine and Spec ialty Chem icals
Vo.l 15 , No. 21 21
高压微波辐射催化合成苯乙酸乙酯
邓 斌* 1 , 3 Nhomakorabea蒋刚彪2
陈六平
3
徐安武
3
(1 . 湘南学院化学与生命科学系, 湖南 郴州 423000 ; 2 . 华南农业大学制药工程系 , 广东 广州 510642 ; 3 . 中山大学化学与化学工程学院 , 广东 广州 510275)
10 ~ 12 5~ 9
, 此外他还是
。
收稿日期 : 2007 06 11 基金项目 : 湖南省教 育厅优秀青年科研基金项目 ( 06B089) 作者简介 : 邓斌 ( 1972 ) , 男 , 副教授 , 理学博士 , 主要从事精细化学品、 纳米材料化学教 学与研究工作。
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精细与专用化学品
第 15卷第 21 期
(1 . D epartm ent o f Che m istry and L ife Sc ience , X iangnan U niversity , Chenzhou 423000 , Ch ina ; 2. D epart m ent of Phar m aceutica l Eng ineer ing , South Ch ina A g ricu lture U niv ers ity , G uang zhou 510642, Ch ina ; 3. School o f Chem istry and Chem ica l Eng ineering , Zhongshan U niversity , G uangzhou 510275, China) Ab stract : E thy l phenylacetate w as synthes ized based on pheny lacetic acid and ethano l v ia the techn ique of high pres sure m icrowave irrad ia tion and N d2 O3 ( pur ity is 99 0 % ) as cata lyst . Influences of different fac to rs on the rate of ester ifica tion w ere d iscussed. The experi m enta l results show ed that the opti m al reac tion cond itions w ere estab lished as fo llows: when the a m ount o f pheny lacetic ac id w as 0 1m o,l the dosage of cata lystw as 1 2g , the m o lar ratio of ethano l to pheny lacetic ac id was 1 4, the po w er ofm icrow av e w as 425W, the irradiation ti m e was 8 0m in. U nder the above m entioned cond itions, the rate o f esterification w as ove r 92% . The cata lyst cou ld keep h igh activ ity afte r reuse for s ix ti m es . T he produc tw as charac ter ized by refractive index and I R. K ey w ords : ethy l pheny laceta te ; N d2 O3 ; m icro w ave irradiation; ca talytic synthesis
2 结果与讨论
2 . 1 微波功率对酯化率的影响 取苯乙酸 0 1m ol( 固定 ), 无水乙醇 0 4m o,l 催 化剂氧化钕 1 2g, 辐射时间 8 0m in, 变化微波功率 进行实验 , 微波功率对酯化率的影响如表 1 所示。
表 1 微波功率对酯化率的影响
微波功率 /W 酯化率 /% 275 40 1 325 59 5 375 83 7 425 92 7 475 90 1 525 82 3
表 4 催化剂用量对酯化率的影响
催化剂用量 / g 0 6 40 1 0 8 70 3 1 0 88 5 1 2 92 7 1 4 90 1 1 6 87 0
即为产品 , 测定折光率和红外光谱。 1 . 3 酯化率的计算方法 按照 GB1668 81 方法测定反 应前后酸值 的变 化, 计算出酯化率。
表 5 催化剂重复使用次数对酯化率 的影响
重复使用数 /次 酯化率 /% 1 92 7 2 92 2 3 90 8 4 89 2 5 87 3 6 85 1
13~ 14
酯化率 /%
由表 2 可知, 当反应时间较短时 , 酯化率随辐射 时间延长而增大 , 达到一个最大值后 , 继续延长辐射 时间, 酯化率反而开始下降。这是由于时间过长, 容 易引起反应物炭化等副反应发生所致, 因此酯化反 应时间控制为 8 0m in 。 2 . 3 物料配比对酯化率的影响 固定苯 乙酸用 量 为 0 1m o,l 催 化剂 氧化 钕为 1 2g, 微波功率为 425 W 下辐射 8 0m in , 只改变无水 乙醇的用量 , 考察物料配比对酯化率的影响, 结果如 表 3。
苯乙酸乙酯是一种具有玫瑰花香的无色透明液 体, 在玫瑰、 茉莉、 铃兰等花香型香精中起修饰剂和 主香剂的作用 , 广泛用于食品、 化妆品、 烟草等领域, 也可用于生产巴比妥催眠药鲁米那 一种重要的有机溶剂。 苯乙酸乙酯的传统合成方法是由苯乙酸与乙醇 2~ 4 在浓硫酸催化下酯化而得 , 该方法存在选择性 差、 副反应多、 产品色泽深、 腐蚀设备、 后处理复杂、 不利于清洁生产等缺点。近年来 , 国内外已开发出
从提高反应效率 , 简化处理步骤和清洁生产的 宗旨出发 , 尝试了在微波辐射条件下用高纯氧化钕 催化合成苯乙酸乙酯, 并探讨影响反应的各种因素, 找出优化条件。实验结果表明, 该合成路线反应速 率快 , 酯化率高 , 操作简单, 催化剂易分离, 可反复多 次使用, 符合绿色合成、 清洁生产的要求。
产品色泽加深, 这是因为微波功率过大 , 副反应增 加的原因, 故合适的微波功率应控制在 425 W。 2 . 2 微波辐射时间对酯化率的影响 固定苯乙酸用量为 0 1m o , l 取 n ( 乙醇 ) n ( 苯 乙酸 ) = 4 0 1, 催化剂氧化钕为 1 2g, 微波炉功率 425 W, 微波辐射时间对酯化率的影响见表 2 。
表 2 微波辐射时间对酯化率的影响
辐射时间 /m in 2 0 55 4 4 0 69 3 6 0 87 6 8 0 92 7 10 0 91 3 12 0 86 1
1 实验部分
1 . 1 试剂与仪器 氧化钕 (市售, 纯度为 99 0 % ) , 苯乙酸、 无水乙 醇、 无水硫酸镁、 碳酸钠、 氢氧化钠均为分析纯试剂。 三星 S7A79 型微波炉 ( 频率 2450 Hz , 最大输出 功率为 700 W ) , WAY 1S 型阿贝折射仪 ( 美国 N ico let公司 ) , 510p 型傅立叶 变换红外光谱仪 ( 美国惠 普公 司 ) , H P689GC /5973 M SD 气 质 联 用 色 谱 仪, 100mL 聚四氟乙烯反应罐 (国产 ) 。 1 . 2 合成方法 在聚四氟乙烯反应罐中依次加入苯乙酸、 无水 乙醇、 氧化钕 , 磁力搅拌均匀后, 扭紧罐盖, 置于微 波炉里辐射, 取出冷却。过滤出固体催化剂, 常压 蒸出未反应的乙醇 , 剩余反应 液用 10 % 的 N a2 CO 3 溶液中和 , 再分别用 NaC l溶液和去离子水 洗涤多 次, 分出油层 , 然后用适量的无水 M gSO 4 干 燥。再 进行减压蒸馏, 收集 145~ 146