橙花醚是一種合成香料,其化學名稱為β-萘。通常為白色晶體,熔點37℃,沸點282℃,折光率為1.5795。極淡時有甜橙花及葡萄氣息,留香很長[2],可用于香皂的茉莉、橙花、古龍型,又可作為增甜和花香劑,用于化妝品中作香料,還可以作玫瑰香、檸檬香等香料的定香劑。
目前,合成橙花醚常用的有兩種方法,即硫酸脫水法和威廉遜法。這兩種合成方法都有操作煩瑣、產率比較低(約58%)等缺點。本實驗則采用相轉移催化法,借助相轉移催化劑聚乙二醇400等(用Q+X-表示)的作用,使有機相中的底物(C2H5Br)與另一相(通常為水相)中的試劑(β-萘酚鈉)發生反應,得到產物橙花醚:
這種反應方法具有產率高,反應條件溫和操作方便,環境污染少等優點。所以,不僅適用于實驗室合成,而且可廣泛用于工業化生產。
1 實驗
1.1 儀器與試劑
紅外光譜由ZR-Model-260-50型儀器測定,KBr涂片。試劑除氫氧化鈉為分析純外,其余均是化學純試劑。
1.2 橙花醚的合成
在裝有電動攪拌器、回流冷凝管和溫度計的三口燒瓶中,加入氫氧化鈉6克(0.15mol),水30ml,β-萘酚14.4克(0.1mol),催化劑適量,溴乙烷適量,加熱攪拌,在適當溫度下回流一定時間。冷卻后把物料轉移到分液漏斗,分出有機相,水相用苯提取兩次(10ml×2)。合并有機相,依次用10%的NaOH溶液和水洗滌。分出有機相,蒸去有機溶劑(減壓蒸餾),收集260～262℃(水泵抽真空)的餾分,冷卻后得白色固體產品。產品用紅外光譜儀測定其吸收曲線,并測定熔點、沸點和折光率。
2 結果及討論
2.1催化劑的篩選
本實驗所用的催化劑在1631、1831、PEG600及PEG400中進行篩選。篩選方法:在相同的反應條件(反應溫度76℃、反應進行5h、反應底物β-萘酚與溴乙烷之比為1:1.3)下,各催化劑用量為0.006mol,按前述操作步驟分別進行反應。結果如表1。
根據表1中數據可知,PEG-400的催化,因此,選擇PEG-400作為本實驗的催化劑。
2.2 正交試驗
本實驗在確定PEG400為催化劑的條件下,以對反應產率有影響的反應溫度、催化劑用量(β-萘酚:催化劑)、反應時間、底物摩爾比(β-萘酚:溴乙烷),四個因素為研究對象,因素水平見表2。
實驗結果及分析計算見表3。
由表3數據優化所得反應條件是:反應溫度76℃,催化劑用量1:0.07(β-萘酚:PEG400),反應時間7h,底物摩爾比為1:1.2(β-萘酚:溴乙烷)。
根據正交實驗所得反應條件,按前述反應步驟進行驗證實驗,橙花醚產率為98.1%。
2.4 三相相轉移催化合成橙花醚
由于PEG-400是液相,反應后難分離,不利于催化劑的回收,故本試驗試用2%交聯度三丁基芐胺樹脂作催化劑,代替PEG400。根據正交試驗所確定的條件,按前述實驗步驟進行實驗,反應結束后,將物料進行過濾,濾渣用苯進行洗滌,以減少產品的損失,同時回收催化劑(濾渣)。濾液轉移到分液漏斗,分出有機相,水相用苯提取兩次(10ml×2),合并有機相,依次用10%NaOH溶液和水洗滌,蒸去有機溶劑(減壓蒸餾),收集260～262℃(水泵抽真空)的餾分,產率91.2%。
2.5 討論
2.5.1 反應溫度對產率的影響
從表3可知,反應溫度對產率影響,溫度升高,產率也隨之提高,但由于回流液的影響,溫度只能到達76℃,故76℃是合成橙花醚的溫度。
2.5.2 不同催化劑對產率的影響
從表1可知,1631、1831、PEG600、PEG400等催化劑中,PEG400的催化效能,且當β-萘酚:PEG400=1:0.07(摩爾比)時,可以得到的產率。
2.5.3 反應時間對產率的影響
正交實驗表明,反應時間對橙花醚的合成產率有一定程度的影響,時間過長或過短都不利于產率的提高,反應時間為7h。
2.5.4 底物摩爾比對產率的影響
當β-萘酚:溴乙烷=1:1.2(摩爾比)時,產率。
3 結論
(1)經正交實驗得的反應條件是:反應溫度為76℃,β-萘酚:溴乙烷:PEG-400=1:1.2:0.07(摩爾比),反應時間為7h,在反應條件下,橙花醚合成反應的產率為98.1%。
(2)用三相相轉移催化法合成橙花醚,催化劑用2%交聯度三丁基芐胺樹脂,產率可以達到91.2%。該法的是:產物分離簡便,催化劑可回收重用。
標簽：聚乙二醇400
