氨基磺酸催化合成苯甲醛缩乙二醇
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
������２６������
河南化工
ＨＥＮＡＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
２０１９ 年 第 ３６ 卷
氨基磺酸催化合成苯甲醛缩乙二醇
宋志洋 ꎬ 乔 成 ꎬ 郑鑫家 ꎬ 李海南 ꎬ 侯 玲∗
( 沈阳工业大学 石油化工学院 ꎬ 辽宁 沈阳 １１１００３)
摘 要:选取氨基磺酸催化合成苯甲醛缩乙二醇ꎬ通过苯甲醛与乙二醇的反应合成了苯甲醛缩乙二醇ꎬ探究了缩醛 反应的反应活性ꎬ充分研究了醇醛的投料比、催化剂投入量、反应时间、带水剂用量等多个因素对产品收率的影响ꎮ 实验表明:ｎ(醇) ∶ ｎ(醛) ＝ ３. ０ ∶ １. ０ꎬ催化剂用量为反应物料总质量的 ３. ０％ ꎬ甲苯为带水剂ꎬ反应时间 １. ５ ｈ 的优 化条件下ꎬ 苯甲醛缩乙二醇收率可达 ９２. １％ ꎮ 关键词:苯甲醛缩乙二醇 ꎻ 氨基磺酸 ꎻ 合成 ꎻ 缩醛反应 中图分类号:ＴＱ２１５ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００３ － ３４６７(２０１９)０４ － ００２６ － ０３
收稿日期:２０１９ － ０２ － １５ 作者简介:宋志洋(１９９８ － ) ꎬ男ꎬ本科在读ꎻ联系人:侯玲(１９６５ － ) ꎬ女ꎬ副教授ꎬ从事有机化学教学及精细有机化工产品和药物合成的研究 工作ꎬ电话:１５０４１０７４９８３ꎮ
第 ４ 期 宋志洋等:氨基磺酸催化合成苯甲醛缩乙二醇
缩醛(酮)是一类常见有机化合物ꎬ可作为合成 有机化工产 品 的 中 间 体ꎬ 也 可 用 于 香 料 合 成 工 业ꎮ 缩醛酮类化合物作为新兴产业香料ꎬ在各类食物、饮 品加工生产上的应用逐渐被人们予以重视[１ －２] ꎮ 当 下国内已经进入市场化的缩醛( 酮) 类香料已有十 余种ꎬ该类物质传统的合成方法是用无机酸( 如浓 硫酸、盐酸和磷酸)催化醛( 酮) 与醇缩合合成ꎬ其优 点是产品产量高ꎬ同时催化剂价格低廉ꎬ易制取ꎻ但 此法也存在诸多缺点ꎬ例如收率低、副产物较多ꎬ对 设备腐蚀严重、催化剂很难回收利用等ꎮ 因此ꎬ研究 和制备更优良的催化剂逐渐取代无机酸成为发展趋
������２７������
１ 实验部分
１. １ 主要试剂及仪器 苯甲醛、 乙 二 醇、 氨 基 磺 酸、 甲 苯 ( 均 为 分 析
纯) ꎮ ＪＪ５００ 型精密电子天平、ＧＣபைடு நூலகம்５６ 气相色谱、Ｐｅｒ￣ ｋｉｎ － Ｅｌｍｅｒ１７００ 型红外光谱仪ꎮ １. ２ 实验方法
向 ２５０ ｍＬ 三口瓶中按一定比例分别加入苯甲 醛、乙二醇、带水剂甲苯和适量的催化剂ꎬ安装回流 装置ꎬ加热至无水生成ꎬ停止加热ꎬ冷却后分出水层ꎮ 将有机层合并ꎬ用 ２０％ 碳酸钠水溶液中和至中性ꎬ 再用饱和食盐水溶液洗涤两次ꎬ将洗涤后的有机层 经过无水 ＭｇＳＯ４ 干燥后进行减压蒸馏ꎬ２. ６７ ｋＰａ 下 收集馏分ꎬ得到无色透明具有果香味的液体产品ꎬ称 量、计算产率ꎮ
２ 结果与讨论
２. １ 醇醛物质的量比对收率的影响 由于缩醛( 酮) 反应是可逆反应ꎬ从化学平衡的
角度ꎬ增大任何一种反应物的量或减少生成物的量 都会使平衡向右方移动ꎮ 本实验中采用使乙二醇过 量和随时分出生成的水的方法提高反应转化率ꎮ 苯 甲醇的用量为 ０. ３ ｍｏｌꎬ催化剂投入量为反应物总物 质的量的 ３. ０％ ꎬ甲苯用量为 ３０ ｍＬꎬ反应时间 １. ５ ｈꎬ改变乙二醇的用量ꎬ观察不同醇醛物质的量比对 收率的影响ꎬ结果见表 １ꎮ
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ａｃｅｔａｌ ｗｉｔｈ Ａｍｉｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ Ａｃｉｄ ａｓ Ｃａｔａｌｙｓｔ
ＳＯＮＧ Ｚｈｉｙａｎｇ ꎬ ＱＩＡＯ Ｃｈｅｎｇ ꎬ ＺＨＥＮＧ Ｘｉｎｊｉａ ꎬ ＬＩ Ｈａｉｎａｎ ꎬ ＨＯＵ Ｌｉｎｇ∗ ( Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１１００３ ꎬ Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｃｅｔａｌ ｉｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｆｒｏｍ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ａｎｄ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ａｍｉｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｃａｔａｌｙｓｔ. Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｔｏ ｅｔｈ￣ ｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌꎬｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅꎬａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃａｔａｌｙｓｔ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃａｒｒｙｉｎｇ ａｇｅｎｔꎬｅｔｃ. ｏｎ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｃｅｔａｌ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ. Ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: ｎ ( ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ) : ｎ (ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ) ＝ ３. ０ ∶ １. ０ꎬｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ａｍｉｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｉｓ ３. ０％ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｒｅａｃｔａｎｔｓꎬａｎｄ ｔｈｅ ｒｅ￣ ａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ １. ５ ｈ. Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｃｅｔａｌ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ９２. １％ . Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｃｅｔａｌ ꎻ ａｍｉｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ꎻ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ꎻ ａｃｅｔａｌａｔｉｏｎ
势ꎮ 相关文献报道了分子筛、三氯化铁、硫酸氢钠、 铌酸、固体杂多酸盐、磷钼酸等对合成缩醛具有良好 的 催 化 活 性[３ － １１] ꎮ 实 验 中 发 现 氨 基 磺 酸 ( ＨＯＳＯ２ ＮＨ２ ) 作为一种中等强度的固体酸、拥有不 挥发、不吸湿、微溶或不溶于有机溶剂等特点ꎬ在酯 化反应过程中不仅具有优良的催化作用ꎬ而且易于 回收利用ꎮ 本文采取正交实验法对合成苯甲醛缩乙 二醇进行了研究ꎬ并得到了较理想的结果ꎮ
河南化工
ＨＥＮＡＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
２０１９ 年 第 ３６ 卷
氨基磺酸催化合成苯甲醛缩乙二醇
宋志洋 ꎬ 乔 成 ꎬ 郑鑫家 ꎬ 李海南 ꎬ 侯 玲∗
( 沈阳工业大学 石油化工学院 ꎬ 辽宁 沈阳 １１１００３)
摘 要:选取氨基磺酸催化合成苯甲醛缩乙二醇ꎬ通过苯甲醛与乙二醇的反应合成了苯甲醛缩乙二醇ꎬ探究了缩醛 反应的反应活性ꎬ充分研究了醇醛的投料比、催化剂投入量、反应时间、带水剂用量等多个因素对产品收率的影响ꎮ 实验表明:ｎ(醇) ∶ ｎ(醛) ＝ ３. ０ ∶ １. ０ꎬ催化剂用量为反应物料总质量的 ３. ０％ ꎬ甲苯为带水剂ꎬ反应时间 １. ５ ｈ 的优 化条件下ꎬ 苯甲醛缩乙二醇收率可达 ９２. １％ ꎮ 关键词:苯甲醛缩乙二醇 ꎻ 氨基磺酸 ꎻ 合成 ꎻ 缩醛反应 中图分类号:ＴＱ２１５ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００３ － ３４６７(２０１９)０４ － ００２６ － ０３
收稿日期:２０１９ － ０２ － １５ 作者简介:宋志洋(１９９８ － ) ꎬ男ꎬ本科在读ꎻ联系人:侯玲(１９６５ － ) ꎬ女ꎬ副教授ꎬ从事有机化学教学及精细有机化工产品和药物合成的研究 工作ꎬ电话:１５０４１０７４９８３ꎮ
第 ４ 期 宋志洋等:氨基磺酸催化合成苯甲醛缩乙二醇
缩醛(酮)是一类常见有机化合物ꎬ可作为合成 有机化工产 品 的 中 间 体ꎬ 也 可 用 于 香 料 合 成 工 业ꎮ 缩醛酮类化合物作为新兴产业香料ꎬ在各类食物、饮 品加工生产上的应用逐渐被人们予以重视[１ －２] ꎮ 当 下国内已经进入市场化的缩醛( 酮) 类香料已有十 余种ꎬ该类物质传统的合成方法是用无机酸( 如浓 硫酸、盐酸和磷酸)催化醛( 酮) 与醇缩合合成ꎬ其优 点是产品产量高ꎬ同时催化剂价格低廉ꎬ易制取ꎻ但 此法也存在诸多缺点ꎬ例如收率低、副产物较多ꎬ对 设备腐蚀严重、催化剂很难回收利用等ꎮ 因此ꎬ研究 和制备更优良的催化剂逐渐取代无机酸成为发展趋
������２７������
１ 实验部分
１. １ 主要试剂及仪器 苯甲醛、 乙 二 醇、 氨 基 磺 酸、 甲 苯 ( 均 为 分 析
纯) ꎮ ＪＪ５００ 型精密电子天平、ＧＣபைடு நூலகம்５６ 气相色谱、Ｐｅｒ￣ ｋｉｎ － Ｅｌｍｅｒ１７００ 型红外光谱仪ꎮ １. ２ 实验方法
向 ２５０ ｍＬ 三口瓶中按一定比例分别加入苯甲 醛、乙二醇、带水剂甲苯和适量的催化剂ꎬ安装回流 装置ꎬ加热至无水生成ꎬ停止加热ꎬ冷却后分出水层ꎮ 将有机层合并ꎬ用 ２０％ 碳酸钠水溶液中和至中性ꎬ 再用饱和食盐水溶液洗涤两次ꎬ将洗涤后的有机层 经过无水 ＭｇＳＯ４ 干燥后进行减压蒸馏ꎬ２. ６７ ｋＰａ 下 收集馏分ꎬ得到无色透明具有果香味的液体产品ꎬ称 量、计算产率ꎮ
２ 结果与讨论
２. １ 醇醛物质的量比对收率的影响 由于缩醛( 酮) 反应是可逆反应ꎬ从化学平衡的
角度ꎬ增大任何一种反应物的量或减少生成物的量 都会使平衡向右方移动ꎮ 本实验中采用使乙二醇过 量和随时分出生成的水的方法提高反应转化率ꎮ 苯 甲醇的用量为 ０. ３ ｍｏｌꎬ催化剂投入量为反应物总物 质的量的 ３. ０％ ꎬ甲苯用量为 ３０ ｍＬꎬ反应时间 １. ５ ｈꎬ改变乙二醇的用量ꎬ观察不同醇醛物质的量比对 收率的影响ꎬ结果见表 １ꎮ
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ Ｇｌｙｃｏｌ Ａｃｅｔａｌ ｗｉｔｈ Ａｍｉｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ Ａｃｉｄ ａｓ Ｃａｔａｌｙｓｔ
ＳＯＮＧ Ｚｈｉｙａｎｇ ꎬ ＱＩＡＯ Ｃｈｅｎｇ ꎬ ＺＨＥＮＧ Ｘｉｎｊｉａ ꎬ ＬＩ Ｈａｉｎａｎ ꎬ ＨＯＵ Ｌｉｎｇ∗ ( Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ꎬ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１１００３ ꎬ Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｃｅｔａｌ ｉｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｆｒｏｍ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ａｎｄ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ａｍｉｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｕｓｅｄ ａｓ ｃａｔａｌｙｓｔ. Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｔｏ ｅｔｈ￣ ｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌꎬｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅꎬａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃａｔａｌｙｓｔ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃａｒｒｙｉｎｇ ａｇｅｎｔꎬｅｔｃ. ｏｎ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｃｅｔａｌ ａｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ. Ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: ｎ ( ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ) : ｎ (ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ) ＝ ３. ０ ∶ １. ０ꎬｔｈｅ ｍａｓｓ ｒａｔｉｏ ｏｆ ａｍｉｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｉｓ ３. ０％ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｒｅａｃｔａｎｔｓꎬａｎｄ ｔｈｅ ｒｅ￣ ａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ １. ５ ｈ. Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅｓｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬ ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｃｅｔａｌ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ９２. １％ . Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ:ｂｅｎｚａｌｄｅｈｙｄｅ ｇｌｙｃｏｌ ａｃｅｔａｌ ꎻ ａｍｉｎｏｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ꎻ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ꎻ ａｃｅｔａｌａｔｉｏｎ
势ꎮ 相关文献报道了分子筛、三氯化铁、硫酸氢钠、 铌酸、固体杂多酸盐、磷钼酸等对合成缩醛具有良好 的 催 化 活 性[３ － １１] ꎮ 实 验 中 发 现 氨 基 磺 酸 ( ＨＯＳＯ２ ＮＨ２ ) 作为一种中等强度的固体酸、拥有不 挥发、不吸湿、微溶或不溶于有机溶剂等特点ꎬ在酯 化反应过程中不仅具有优良的催化作用ꎬ而且易于 回收利用ꎮ 本文采取正交实验法对合成苯甲醛缩乙 二醇进行了研究ꎬ并得到了较理想的结果ꎮ