王國發(fā)(貴陽久聯(lián)化工有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550000)
改進苯甲醛二甲縮醛的制備工藝研究
王國發(fā)(貴陽久聯(lián)化工有限責(zé)任公司,貴州 貴陽 550000)
本文對苯甲醛二甲縮醛的制備方法進行了簡要的論述,對苯甲醛與硫酸二甲酯縮醛化反應(yīng),及其在不同配比狀態(tài)下發(fā)生的反應(yīng)變化進行了研究,最終得出了在以二氯甲烷為萃取溶劑的條件下,當(dāng)苯甲醛與硫酸二甲酯的投料比處于1:(1.2-1.3)的狀態(tài)時為反應(yīng)的最佳投料比。在這一技術(shù)工藝下,其具有操作簡便、成本低廉,產(chǎn)品質(zhì)量有保障等諸多優(yōu)點。
苯甲醛二甲縮醛;制備工藝;研究
苯甲醛二甲縮醛亦被稱之為二甲氧基苯甲烷,在常溫下呈現(xiàn)一種無色的液體狀態(tài),其比重略大于水,與乙醇、二氯甲烷、苯等溶劑相溶,與水微溶。FEMA(食用香料與萃取制造者協(xié)會)將其編號設(shè)置為2128,其主要存在于大黃內(nèi),氣味呈現(xiàn)出花香與果香味,主要在日常用香精與食用香精中使用。苯甲醛二甲縮醛對還原劑與氧化劑表現(xiàn)穩(wěn)定,在堿性介質(zhì)中表現(xiàn)穩(wěn)定,其在酸性環(huán)境中易被水解為苯甲醛,所以苯甲醛主要通過苯甲醛二甲縮醛的形式進行保存。
苯甲醛二甲縮醛的制備反應(yīng)通常被叫做縮醛化反應(yīng),這一反應(yīng)廣泛應(yīng)用于有機合成之中,例如為了讓醛基不參加反應(yīng)的過程,在中性與堿性溶液中先把醛基以縮醛的形式隔離出來,再在酸性環(huán)境下進行水解??s醛化反應(yīng)通常使用的是無水氯化氫,將其作為甲苯磺酸的催化劑,在部分情況下也會使用三氯化硼-乙醚復(fù)合物、硫酸以及磷酸作為催化劑,總之縮醛化反應(yīng)主要是在無水酸催化下完成的。因為縮醛化反應(yīng)屬于可逆反應(yīng),為了使反應(yīng)的效率更高,在這一反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的水一般情況下將苯作為攜水劑通過共沸帶水的方式去除出去。
1.1 實驗用試劑和儀器
試劑選用:均選用化學(xué)純作為實驗試劑
儀器選用:Agilent 7890A型氣相色譜儀(SB-5色譜柱),深圳芬析CSY-K1溶劑水分測定儀。
1.2 實驗方法
原料選擇苯甲醛和硫酸二甲酯,在甲醇中進行回流反應(yīng),再將其滴入到氫氧化鈉溶液之中,使用二氯甲烷萃取,氫氧化鈉干燥,在常壓狀態(tài)下將溶劑通過蒸出的方式去除,然后在減壓的狀態(tài)下通過蒸餾獲得產(chǎn)品。
實驗步驟:把100毫升苯甲醛(0.98mol)、120毫升硫酸二甲酯(1.26mol)與300毫升甲醇混合在一起并進行攪拌,回流30分鐘之后,將其冷卻至室溫狀態(tài),在緩慢地狀態(tài)下將上述混合溶液滴入到120毫升4.5N的氫氧化鈉之中,然后繼續(xù)攪拌30分鐘,隨后再加入80毫升二氯甲烷萃取,使用氫氧化鈉進行干燥,在常壓狀態(tài)下將溶劑通過蒸出的方式去除,然后在減壓的狀態(tài)下通過蒸餾獲得無色透明的液體,即是該產(chǎn)品,其純度大于98%,水分含量低于0.1%。
2.1 原料配比影響反應(yīng)收率的情況
通過實驗得出,將苯甲醛與硫酸二甲酯投料物質(zhì)的量進行調(diào)整,可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩者的比例擴大時反應(yīng)收率隨之變大,當(dāng)兩者的比例擴大至1比1.2時,反應(yīng)收率的變化也隨之放緩,具體數(shù)據(jù)可見表1。之所以會出現(xiàn)這種變化主要是由于當(dāng)兩者的比例為1比1的狀態(tài)時,少量甲苯醛的轉(zhuǎn)化尚處在半縮醛的狀態(tài);當(dāng)硫酸二甲酯的量超過一定的限度,其就會在堿性溶液中發(fā)生水解,進而使得蒸餾中縮醛發(fā)生水解。所以,當(dāng)兩者投料物質(zhì)的量比處于1比(1.2-1.3)的狀態(tài)時反應(yīng)收率最佳。
表1 原料配比影響反應(yīng)收率情況
2.2 萃取溶劑的差異影響產(chǎn)品收率的情況
通過實驗得出,萃取溶劑存在差異遂產(chǎn)品收率的影響也不相同,使用二氯甲烷進行萃取能夠使產(chǎn)品的收率更高,具體數(shù)據(jù)可見表2。并且使用二氯甲烷的操作步驟簡單,只需要進行一次萃取即可,所需溶劑量也較少,具有成本低廉的優(yōu)勢,而乙醚具有易揮發(fā)的特點,且需要多次萃取才能獲得較高的收率,操作過程復(fù)雜,成本較高。除此之外,二氯甲烷的密達要大于水的密度,易產(chǎn)生分層,具有較高的安全性。
表2 萃取容易差異影響產(chǎn)品收率情況
24.621.323.224.6乙醚3 1 2 3 3×20mL 1×20mL 2×20mL 3×20mL
2.3 氫氧化鈉對反應(yīng)過程的影響
在這一反應(yīng)的過程中,氫氧化鈉主要發(fā)揮著中和劑與穩(wěn)定劑的作用,通過實驗可以得出這樣的結(jié)論:當(dāng)氫氧化鈉容易濃度在4N狀態(tài)時反應(yīng)的效果最佳,將氫氧化鈉作為干燥劑便于使萃取溶液在短時間內(nèi)得到干燥,還可以使縮醛保持穩(wěn)定的狀態(tài)。
原料選用苯甲醛與硫酸二甲酯,兩者的配料比為1比1.2,在甲醇中進行回流反應(yīng),將氫氧化鈉作為中和劑與穩(wěn)定劑,用二氯甲烷萃取,可獲得最佳的產(chǎn)品收率。這一反應(yīng)工藝操作流程并不復(fù)雜,且原來成本較為低廉,適宜工業(yè)規(guī)?;a(chǎn)。
[1]宋健,陳明杰,梁絹,翁偉智,羅杰珊,林燕楨,林永成,陳榮禮.3-氨基-7,8-二甲氧基-2(1H)-喹諾酮的合成[J].精細化工, 2016,03:357-360.
[2]徐云根,華維一,張敬新.5,6-二甲氧基-1-吲酮的合成[J].中國現(xiàn)代應(yīng)用藥學(xué),2000,06:464-465.
[3]石樂君.2'-烷氧基-2-羥基-1,1'-聯(lián)萘-3-甲醛的路線設(shè)計與合成[D].天津科技大學(xué),2009.
王國發(fā)(1986-),男,漢族,貴州遵義本科,職務(wù):工藝技術(shù)員,職稱:初級助理工程師,主要研究方向:精細有機合成,新型高分子的合成。