十六烷基三甲基溴化铵催化合成邻甲苯氧乙酸

摘 要：利用十六烷基三甲基溴化铵催化氯乙酸和邻甲苯酚合成邻甲苯氧乙酸，十六烷基三甲基溴化铵具有较高的催化
活性，可以加快合成邻甲苯氧乙酸。反应过程考察了邻甲苯酚与氯乙酸摩尔比、催化剂用量。反应的最佳条件为：在 85℃下，邻甲苯酚和氯乙酸的摩尔比为 1∶5，催化剂质量为 0.3 g，
催化剂/g 邻甲苯酚/氯乙酸(摩尔比) 产品/g 收率/%
0.1
1∶4
0.1029 6.19
0.2
1∶4
0.2380 14.32
0.3
1∶4
0.2994 18.02
0.4
1∶4
0.2509 15.10
由表 1 可以看出，十六烷基三甲基溴化铵对反
应有明显的催化作用，增加催化剂用量对提高产品
收率有利，但是当催化剂用量为 0.3g 时，产品的收
当反应中邻甲苯酚用量为 1.03mL(0.01mol),催
化剂用量为 0.3g 时，在 75℃下考察反应时间对产
品收率的影响，结果见表 3。
表 3 反应时间对产品收率的影响
反应时间 催化剂
/h
/g
邻甲苯酚/氯乙酸 (摩尔比)
产品/g
收率 /%
2.0
0.3
2.5
0.3
3.0
0.3
3.5
0.3
4.0
0.3
所致。
2.4 反应温度对产品收率的影响
当反应中邻甲苯酚用量为 1.03mL(0.01mol),催
化剂用量为 0.3g 时，反应时间为 3.5h 时，考察反
应温度对产品收率的影响，结果见表 4。
表 4 反应温度对产品收率的影响
反应温 度/℃
催化 剂/g
邻甲苯酚/氯乙 酸(摩尔比)
反应 时间/h
产品/g
反应时间为 3.5h。此反应所得到的邻甲苯氧乙酸的产率为 47.07%。该催化剂的用量很少，而且易于回收，并且可以重复使
用。
关键词：邻甲苯氧乙酸；氯乙酸；邻甲苯酚；十六烷基三甲基溴化铵；合成
中图分类号：O 625.5
文献标识码：A
文章编号：1671-9905(2010)11-0001-02
植物生长调节剂系人工合成具有天然植物激 素活性的物质。芳氧乙酸及其酯类是一种具有多种 用途的选择性除莠剂，同时也是植物的生长调节剂 和除草剂[1]。研究探讨合成芳氧乙酸的新技术以提 高生产能力，对工农业生产有着重要的现实意义。 制备芳氧乙酸一般采用 Williamson 法、微波合成法 和相转移催化法等[2~4]。Williamson 法条件苛刻，产 率不稳定；微波法虽反应时间短，但需微波设备， 反应温度不易控制，易导致有机物炭化，难以进行 放大生产；使用传统的相转移催化剂虽然具有反应 条件温和、时间短、产率高等特点，但因相转移催 化剂一般具有不同程度的乳化作用，给产品的分离 带来不便，而且催化剂不能回收重复使用。为此， 为了提高芳氧乙酸的产率，我们参考文献[5]，设计 以邻甲苯酚、氯乙酸和氢氧化钠为原料，苯作溶剂， 用十六烷基三甲基溴化铵作新型相转移催化剂进 行相转移催化反应，合成邻甲苯氧乙酸。
BAI Rui, LI Qiao-ling, ZhANG Wei, LI Jian-qiang, HAO Yan
(Department of Chemistry, School of Sciences, North University of China, Taiyuan 030051,China) Abstract：Ti(OC4H9)4 was used as a raw material, and nanometer particles TiO2 were prepared by a sol-gel process. The nanometer particles TiO2 could be analyzed and characterized by XRD spectra and TEM. The photocatalytic activity of TiO2 could be studied through the degradation of methyl orange. The results showed that the sample calcined under 550℃，and the photocatalytic activity
(2)经检测，煅烧温度是决定粉体纳米 TiO2 光 催化剂催化活性的重要因素之一，550℃下制得的 粉体纳米 TiO2 对甲基橙光催化降解效果较好。
(3)粒径受煅烧温度的影响，从而影响粉体纳米
TiO2 光催化活性。 参考文献：
[1] 张立艳,张英锋,马子川.纳米 TiO2 光催化研究进展[J].化 学世界.2010,(4):247-249.
[2] Sakthivel S, Neppolian B, Arabindoo B, et al. Water Sci
Tech, 2001, 44: 211. [3] 黄开金,等.纳米材料的制备及应用[M].北京：冶金工业
出版社，2009.174-176. [4] 时桂杰.光催化氧化处理水中污染物的研究现状及发展
2 结果与讨论
2.1 催化剂用量对产品收率的影响 当反应中邻甲苯酚用量为 1.03mL(0.01mol)、氯
乙酸用量为 3.78g(0.04mol)和 50mL 的蒸馏水，在 75℃下反应 2h 时，改变催化剂的用量，考察催化
基金项目：广西自然科学基金课题（桂科自 0899022），广西教育厅课题（200710LX149） 作者简介：农邦写(1986-)，男，广西百色市人，本科在读，研究方向：有机合成 通讯联系人：黄锁义(1964-)，男，广西南宁市人，药学系副主任，教授，硕士研究生导师，主要从事医用化学的教学和科研
1∶5 1∶5 1∶5 1∶5 1∶5
0.3588 0.4613 0.5129 0.6684 0.4633
21.59 27.76 30.87 40.22 27.88
由表 3 可以看出，反应时间为 3.5 h 时，产品
收率达到最大值。其后，随着反应时间的延长，产
品收率反而减少。这是反应时间过长，副反应增多
表 2 邻甲苯酚/氯乙酸摩尔比对产品收率的影响
邻甲苯酚/氯乙酸(摩尔比) 催化剂/g 产品/g 收率/%
1∶3 1∶4 1∶5 1∶6
0.3 0.2040 12.28 0.3 0.2490 14.98 0.3 0.3265 19.65 0.3 0.2660 16.01
由表 2 可以看出，当邻甲苯酚/氯乙酸摩尔比较
收率反而减少。这是反应温度过长,副反应增多所致。
2.5 催化剂的重复使用性能 由于十六烷基三甲基溴化铵难溶于水，易溶于
苯，直接用含有催化剂的苯层进行重复催化合成试
验(在最佳反应条件下进行)第一次产品收率为 39.58%，第二次明显下降至 19.09%。因此，十六烷 基三甲基溴化铵具有一定的重复催化性能。因十六
趋向[J].环境科学与技术，1998,8(3):1-4. [5] 白焱,李永红.纳米 TiO2 光催化剂的研究进展[J].材料开
发与应用，2005,20(2):37-41.
Preparation and Photocatalytic Activity of Nanometer Particles TiO2
1 实验部分
1.1 试剂与仪器 PE Spectrum One FI-IR Spectrometer 傅立叶变
换红外光谱仪，PE 2400 SeriesⅡ元素分析仪。熔点 测定用毛细管法，所用试剂都是分析纯。 1.2 邻甲苯氧乙酸的合成
用相转移催化剂在两相体系中进行邻甲苯氧 乙酸的合成。在装有电动搅拌器和回流冷凝管的 250mL 的三颈瓶中加入 0.01mol 的邻甲苯酚，加入 一定量的 NaOH 和 50mL 的水，搅拌将其溶解，升 温至 75℃后再溶解含有氯乙酸和催化剂的苯(50mL)， 温度保持不变反应一定的时间，冷却放置一段时间 后分出有机层，水层用盐酸酸化至刚果红试纸变 色，分离出针状晶体，用固体碳酸钠加蒸馏水使其 变成盐而溶于水，分出水层再酸化得到沉淀，烘干 后再用适当的溶剂重结晶得到晶体，产品烘干后称 量并计算邻甲苯氧乙酸的收率，必要时可进行减压 蒸馏提纯。
工作，E-mail:huangsuoyi@，电话：13507768926, 0776-2830958（宅）, 0776-2850590(办) 收稿日期：2010-05-31
第 11 期
． 农邦写等：十六烷基三甲基溴化铵催化合成对甲苯氧乙酸
2
剂用量对产品收率的影响，结果见表 1。
表 1 催化剂用量对产品收率的影响
大(即氯乙酸用量减少)时，反应体系混合不充分，
产品收率较低；若邻甲苯酚/氯乙酸摩尔比较小(即
氯乙酸用量过多)时，对提高反应体系的温度不利，
导致收率偏低。当邻甲苯酚/氯乙酸摩尔比为 1/5 时
收率最高，可见，最佳反应条件为邻甲苯酚/氯乙酸
=1/5，催化剂的用量为 0.3g。
2.3 反应时间对产品收率的影响
氧乙酸。
图 1 邻甲苯氧乙酸红外谱图 （下转第 5 页）
第 11 期
． 白 蕊等：二氧化钛纳米材料的制备及其光催化性能研究
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化，光催化性能也随之改变。在粉体纳米TiO2粒径变 小，比表面积增大的同时，光催化性能增大。
3 结论
(1)通过 XRD 谱图分析可知，本研究用溶胶-凝 胶法成功地制备出锐钛矿型粉体纳米 TiO2 光催化 剂。根据 Scherrer 公式可得 550℃下制得的粉体纳 米 TiO2 平均粒径 d 约为 14.6nm 左右。
收率 /%
75
0.3
80
0.3
85
0.3
90
0.3
1∶5 1∶5 1∶5 1∶5
3.5 0.6029 36.28 3.5 0.6482 39.03 3.5 0.7821 47.07 3.5 0.6610 39.78