异丁酸的合成
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26 弓 牛’
赵 崇涛 ’ 朱则善 ( 建 磊 孚r —i 3 0 ) 福 天 化 学 50 07
关 词 , 堕 苎 鱼 键 星 !
异丁酸作 为食用香料 , 已被 F MA( E 食用香料制造者协会) 确认为 G A ( R s 一般公认 为安 全) 一类的化学用品 .工业上异丁酸由异丁醇在碱性介质 中以 K O 为氧化剂氧化后经精 Mn . 馏而成 , 产率仅 为 7 ~7 口, 生产一 吨异 丁酸除主原 料异丁 醇外 , 3 6 】且 尚需耗 约 3 2吨 . K O ,. 吨 H s ,. 吨 N 。O; Mn t16 2q 0 3 a C 等辅助材料 , 成本高且产生近 2吨 Mn : O 废渣 , 污染 了 环境.更优越的异丁酸制备方法 尚未见报道. 相 转一 催一 移一 本文采用氧化媒质 C ( 在相转移催化剂 ( T ) r Ⅵ) P C 存在下氧化异丁醇制备异丁酸, 同时生 成的 C ( 可电解再生为C ( 达到循环使用. r I) r Ⅵ) 研究了C (I的再生 r ") / 反应温度、 反应时间、 P C 配料 比等因素对异丁酸产率的影响.提出间接电氧化合成的工艺路线和最佳制备条件. T 、 所用试剂均为分析纯, 水溶液 以蒸馏水配制.红外光谱以岛津 I 一0 光谱仪测定. R 48 氧化媒质 C ( ) r Ⅵ 电解再生在三级室隔膜槽进行, l 为隔膜 , 电阻率为 0 2 / A 。 O, 其 . 6n m, P - b z 阳极 , bP O 为 不锈钢板为阴极, 极间距 4 l , Ol- 在合适的电解液 中控制恒 电流电解再生, n/ l 槽 压 24 . 再生 1 l r Ⅵ) . ~2 6 V, ( 约耗 0 2 Wh的电 mo C .2 k 化异丁醇制得异丁酸, 经氯仿萃取、 精馏便得产 品. 结果 与讨 论 选择 H S ・ :O 浓度 , 主盐 K rS .: C ( )浓度 和阳极 电流密度() O 为主要因素, 通过 L ( 正交 4) 试验 , 结果表明, 1S o/ 。O 和 06m l C ( t: 在 . l H S 。 . o/ K rS ) 组成的电解液 中, m L L O 控制浴 温度 3 士2℃, 6 d 。 O 以 i 的阳极电流密度 电解至理论 电量时, A/n 氧化媒质 C ( 1 的产率可达到 r V)
Z a o g a ,Z u Z s a h o Ch n t o h eh n
( p rm n ,C e sr F j nNoma iesy, u h u3 0 0 ) Dea t etD hmi y, ui r l t a Unv r t F z o 5 0 7 i
Ab t c I o u y i a i a e n s n h szd b xd t n o s b t lac h lu ig tta sn t s b t rc cd h s b e y t e ie y o ia i fio u y lo o sn e r — o b t lm mo im y r s lae a h s r n frc tl s ns lu i a i .Th xd n (l) uya n u b d o u f t sp a eta se a ay ti uf rc cd eo ia tCr i 1 WS b an d ee toy ia l r m (I) s l s l t n r s l d fo a o e o i a in r a — So t ie lc r ltc ly fo Cr I at o u i e u t r m b v xd t e c o e o
4 De e e c e , tp e T i.? r kPirh r S e h nJD at } Let 1 7 ; 1 ) 1 0 t, 9 8 ( 8 : 6 1
5 Mi aR A. i an n inC e S c 1 8 ; I V( ) 3 9 s Ant Jl .J I da h m o , 9 7 (I ) 6 l 6 r a l
寰1 T P C对反应产辜的影 响’
・T P C用量 均为 0 0 ( . 1 相对于异丁 醇的摩尔百分 数) ~ T A ( | B P[  ̄丁基 高氯酸铵) B E^ 苄基 三 乙基 氯化 铵 ) | T c( } T A( B I 四丁基蕞化铵) .
氧化反应 后的反应 液 , 经氯仿萃取后 留下的 C ( / 水相, r I)t 除油后返 回电解槽进行 c I ( 的电解再生后 , Ⅵ) 再次作为氧化媒质使用.表 2 为其再生次数对产率的影响, 充分表明电解
再生的氧化媒质 C ( 重复使用并不降低异丁酸的产率 r Ⅵ)
裒 2 C ( 电解再生次数对 产率的影 响 r Ⅵ)
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第 6期
赵粜涛等 : 异丁酸的合成
间接 法电合 成异 丁酸 的反应 为 : 在反应 器 中 : 】 3C hC CH2 ( H3 H OH+2 。 一 6 一 cr O;+1H 在电 解槽 中 : 】
应时问对产率的影响.它表明在最佳反应条件下, h的反应时问已经足够 , 1 延长反应时间, 由 于醋化反应增强使异丁酸的产率反而下降. 异 丁 醇 在 水 中 的 溶 解 度 很 低 , 0℃时 溶 解 度 仅 为 7S -, 以异 丁 醇 与 氧 化 媒 质 c 3 .  ̄1 所 3 3 I (f 的反应用合适的 P C很有必要 , 1 _) I 1 T 表 表示在最佳反应条件下加不同品种 的P C时异丁 T 酸的产率. 实验结果表明 P C的存在大大提高异丁酸的产率, T A T 且 B S为最好.
to i n.
Ke wo d i o u y lo o ,s b t rc a i s n h ss p a e t a s e a ay i y r s s b t l c h l io u y i cd, y t e i , h s r n f r c t l ss a
阳极 : Z r +7 一6 C抖 H e— C 2 { +1 H rO 一 4 () 2
3CH ) C ( 32 OOH+4 抖+1H2 CH Cr 1 0
() 1
阴极 :
2 +2 H c—
H2பைடு நூலகம் +
() 3
( ) C (1氧化异丁醇后的还原产物 C (I 在( ) 1 式 r i) l rI ) 2 式通过 电解在 阳极氧化再生为 C (l , r i) 1 从而达到循环使用 , 且消除了污染源的产生.最佳合成条件为: 氧化媒质 C (l 对异丁醇摩 r i) 1 尔比 1 7 ,. ~4 5 o/ 。O ,. 1 T A 存在下于 5  ̄6 . 53 5 . l H S .00 B S o t L 0 0℃反应 1h , 后 经氯仿萃 取, 有机相经蒸馏后得到异丁酸, 产率达 9 以上.产品经 I 含量 、 5 R, 折射率和相对密度等分 析测定 ( 3 达 到 F C标 准' 表 ) C
{ L 警 卜 ’
圈 1 配料 比对异丁酸产率的影响
7 ℃反应 1 0 h
1
圈 2 HzO 浓度对异丁酸产率的影响 S・
畦
3 O
- 0
5 0
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舯
l℃ ,
反应时间, :
圈 3 反应温 度对异丁酸产率的影响
圈 4 反应时间对异丁酸产 率的影响
寰 3 异丁t产品的质■ 指标 舅定 ‘
’ 定方法见文献[] 6.
参 考
文
献
I 凌 美庭 , 王亦芸, 唐述淘.食品舔加剂手册( 上册 ) .北京 t 化学工业 出版 社, 9 9 15 1 8 :8 2 韩 广甸 , 赵树理, 李述文编译.有机制备化学手册.北京 t 化学工业 出版社 ,90 16 1 8 :9 3 魏 文德 主蝙.有机化工原料大全( 第二 卷) .北京 : 化学 工生 出版社,9 95 1 8 :3
9 . A. 66  ̄
粤
由电解所得氧化媒质 C ( 氧 r Ⅵ)
电解再 生后的氧化媒质 C ( 直接用作异丁醇氧化制异丁酸的氧化荆.图 1 r Ⅵ) 表示在 3 0 . mo/ S 和 P C0 0 四丁基 硫酸 氧铵 ( AS ( lLH:Ot T - 1 TB ) 相对 于异 丁 醇的 摩尔 百分 数 , 下 同) 以 存在下 ,O℃反应 1 , 同的 C (1/ 7 不 h r V)醇摩 尔比对异丁酸产率 的影响 图1 表明, 氧化媒质 C ( 对异丁醇的摩尔 比大于 17 时异丁酸的产率可达到 9 以 r Ⅵ) .5 O
图 4为氧 化反应在配 料 比 1 7 ,. . 535mo/ lLH2O‘5 S ,0℃和 O0 T AS条件下 , 同反 .1 B 不
1 9 -2 1 9 70 —8收稿 .9 7 60 修 回 1 9 -3 0
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应 用 化 学
第 1 卷 4
上.
图 2为制备异丁酸时, 氧化反应在 C ( 对异丁醇摩尔 比为 1 7 和 00 T A r Ⅵ) .5 .1 B S存在 下7 O℃反应 1 , 不同的 H S 。 h : 浓度对异丁酸产率的影响.由图 2 O 可见, H S t 当 : 浓度增加 O 时产率将增加, 在较佳的 H S 。 :O 浓度(.~4 S o/ ) 35 . lL 范围内异丁酸的产率均大于 9 . o t O 图3 是氧化反应在配料 比为 17 ,. lLH S t 00 T A . S3 5 mo/ :O 和 . 1 B S存在下 , 同温度 不 时反应 1 h的结果.图 3 表明, 反应温度控制在 5  ̄6 0 0℃为宜.温度太低, 氧化反应速度慢 , 而温度 高酯化 反应 增加 , 而影 响了异 丁酸 的产 率. 反
6 李泰森 主译.食 品化 学药 典( o dC e cl C d x ( F o h mi s o e ) 第三版) a .兰, t f 甘肃省质量 能源标准化信息 中心 l
出版,9 7 5 0 1 8 :4
S n he i f l o u y i i y t sso s b t re Ac d
子 7
第 l 4卷 第 6期
19 97年 l 2月
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应 用化学
CHI NES J E OURNAL OF P E CHEM I TRY AP LI D S
Vo . 4No 6 11 .
De .1 7 c 99
异 丁 酸 的 合 成
赵 崇涛 ’ 朱则善 ( 建 磊 孚r —i 3 0 ) 福 天 化 学 50 07
关 词 , 堕 苎 鱼 键 星 !
异丁酸作 为食用香料 , 已被 F MA( E 食用香料制造者协会) 确认为 G A ( R s 一般公认 为安 全) 一类的化学用品 .工业上异丁酸由异丁醇在碱性介质 中以 K O 为氧化剂氧化后经精 Mn . 馏而成 , 产率仅 为 7 ~7 口, 生产一 吨异 丁酸除主原 料异丁 醇外 , 3 6 】且 尚需耗 约 3 2吨 . K O ,. 吨 H s ,. 吨 N 。O; Mn t16 2q 0 3 a C 等辅助材料 , 成本高且产生近 2吨 Mn : O 废渣 , 污染 了 环境.更优越的异丁酸制备方法 尚未见报道. 相 转一 催一 移一 本文采用氧化媒质 C ( 在相转移催化剂 ( T ) r Ⅵ) P C 存在下氧化异丁醇制备异丁酸, 同时生 成的 C ( 可电解再生为C ( 达到循环使用. r I) r Ⅵ) 研究了C (I的再生 r ") / 反应温度、 反应时间、 P C 配料 比等因素对异丁酸产率的影响.提出间接电氧化合成的工艺路线和最佳制备条件. T 、 所用试剂均为分析纯, 水溶液 以蒸馏水配制.红外光谱以岛津 I 一0 光谱仪测定. R 48 氧化媒质 C ( ) r Ⅵ 电解再生在三级室隔膜槽进行, l 为隔膜 , 电阻率为 0 2 / A 。 O, 其 . 6n m, P - b z 阳极 , bP O 为 不锈钢板为阴极, 极间距 4 l , Ol- 在合适的电解液 中控制恒 电流电解再生, n/ l 槽 压 24 . 再生 1 l r Ⅵ) . ~2 6 V, ( 约耗 0 2 Wh的电 mo C .2 k 化异丁醇制得异丁酸, 经氯仿萃取、 精馏便得产 品. 结果 与讨 论 选择 H S ・ :O 浓度 , 主盐 K rS .: C ( )浓度 和阳极 电流密度() O 为主要因素, 通过 L ( 正交 4) 试验 , 结果表明, 1S o/ 。O 和 06m l C ( t: 在 . l H S 。 . o/ K rS ) 组成的电解液 中, m L L O 控制浴 温度 3 士2℃, 6 d 。 O 以 i 的阳极电流密度 电解至理论 电量时, A/n 氧化媒质 C ( 1 的产率可达到 r V)
Z a o g a ,Z u Z s a h o Ch n t o h eh n
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寰1 T P C对反应产辜的影 响’
・T P C用量 均为 0 0 ( . 1 相对于异丁 醇的摩尔百分 数) ~ T A ( | B P[  ̄丁基 高氯酸铵) B E^ 苄基 三 乙基 氯化 铵 ) | T c( } T A( B I 四丁基蕞化铵) .
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再生的氧化媒质 C ( 重复使用并不降低异丁酸的产率 r Ⅵ)
裒 2 C ( 电解再生次数对 产率的影 响 r Ⅵ)
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赵粜涛等 : 异丁酸的合成
间接 法电合 成异 丁酸 的反应 为 : 在反应 器 中 : 】 3C hC CH2 ( H3 H OH+2 。 一 6 一 cr O;+1H 在电 解槽 中 : 】
应时问对产率的影响.它表明在最佳反应条件下, h的反应时问已经足够 , 1 延长反应时间, 由 于醋化反应增强使异丁酸的产率反而下降. 异 丁 醇 在 水 中 的 溶 解 度 很 低 , 0℃时 溶 解 度 仅 为 7S -, 以异 丁 醇 与 氧 化 媒 质 c 3 .  ̄1 所 3 3 I (f 的反应用合适的 P C很有必要 , 1 _) I 1 T 表 表示在最佳反应条件下加不同品种 的P C时异丁 T 酸的产率. 实验结果表明 P C的存在大大提高异丁酸的产率, T A T 且 B S为最好.
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阳极 : Z r +7 一6 C抖 H e— C 2 { +1 H rO 一 4 () 2
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阴极 :
2 +2 H c—
H2பைடு நூலகம் +
() 3
( ) C (1氧化异丁醇后的还原产物 C (I 在( ) 1 式 r i) l rI ) 2 式通过 电解在 阳极氧化再生为 C (l , r i) 1 从而达到循环使用 , 且消除了污染源的产生.最佳合成条件为: 氧化媒质 C (l 对异丁醇摩 r i) 1 尔比 1 7 ,. ~4 5 o/ 。O ,. 1 T A 存在下于 5  ̄6 . 53 5 . l H S .00 B S o t L 0 0℃反应 1h , 后 经氯仿萃 取, 有机相经蒸馏后得到异丁酸, 产率达 9 以上.产品经 I 含量 、 5 R, 折射率和相对密度等分 析测定 ( 3 达 到 F C标 准' 表 ) C
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圈 1 配料 比对异丁酸产率的影响
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圈 2 HzO 浓度对异丁酸产率的影响 S・
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反应时间, :
圈 3 反应温 度对异丁酸产率的影响
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寰 3 异丁t产品的质■ 指标 舅定 ‘
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参 考
文
献
I 凌 美庭 , 王亦芸, 唐述淘.食品舔加剂手册( 上册 ) .北京 t 化学工业 出版 社, 9 9 15 1 8 :8 2 韩 广甸 , 赵树理, 李述文编译.有机制备化学手册.北京 t 化学工业 出版社 ,90 16 1 8 :9 3 魏 文德 主蝙.有机化工原料大全( 第二 卷) .北京 : 化学 工生 出版社,9 95 1 8 :3
9 . A. 66  ̄
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由电解所得氧化媒质 C ( 氧 r Ⅵ)
电解再 生后的氧化媒质 C ( 直接用作异丁醇氧化制异丁酸的氧化荆.图 1 r Ⅵ) 表示在 3 0 . mo/ S 和 P C0 0 四丁基 硫酸 氧铵 ( AS ( lLH:Ot T - 1 TB ) 相对 于异 丁 醇的 摩尔 百分 数 , 下 同) 以 存在下 ,O℃反应 1 , 同的 C (1/ 7 不 h r V)醇摩 尔比对异丁酸产率 的影响 图1 表明, 氧化媒质 C ( 对异丁醇的摩尔 比大于 17 时异丁酸的产率可达到 9 以 r Ⅵ) .5 O
图 4为氧 化反应在配 料 比 1 7 ,. . 535mo/ lLH2O‘5 S ,0℃和 O0 T AS条件下 , 同反 .1 B 不
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图 2为制备异丁酸时, 氧化反应在 C ( 对异丁醇摩尔 比为 1 7 和 00 T A r Ⅵ) .5 .1 B S存在 下7 O℃反应 1 , 不同的 H S 。 h : 浓度对异丁酸产率的影响.由图 2 O 可见, H S t 当 : 浓度增加 O 时产率将增加, 在较佳的 H S 。 :O 浓度(.~4 S o/ ) 35 . lL 范围内异丁酸的产率均大于 9 . o t O 图3 是氧化反应在配料 比为 17 ,. lLH S t 00 T A . S3 5 mo/ :O 和 . 1 B S存在下 , 同温度 不 时反应 1 h的结果.图 3 表明, 反应温度控制在 5  ̄6 0 0℃为宜.温度太低, 氧化反应速度慢 , 而温度 高酯化 反应 增加 , 而影 响了异 丁酸 的产 率. 反
6 李泰森 主译.食 品化 学药 典( o dC e cl C d x ( F o h mi s o e ) 第三版) a .兰, t f 甘肃省质量 能源标准化信息 中心 l
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异 丁 酸 的 合 成