程文峰 張雯君 任春和 徐曉東 陳梅芳
(張家港市貝利化學(xué)品有限公司,張家港 江蘇 215619)
乙基愈瘡木酚(guethol),化學(xué)名鄰乙氧基苯酚,無色至淡黃色油狀液體,具有特殊香氣,是重要的精細(xì)化工中間體,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、香料和染料的合成,尤其是香料乙基香蘭素的工業(yè)合成[1-3],其作為廣譜型香料,是食品添加劑行業(yè)中不可缺少的重要原料,其香氣是香蘭素的3~4倍,具有濃郁的香莢蘭豆香氣,且留香持久。此外還可以用作飼料的添加劑、電鍍行業(yè)的增亮劑,制藥行業(yè)的中間體[4-5],市場前景可觀,因此該中間體合成工藝的開發(fā)具有重要的現(xiàn)實意義。
已知乙基愈瘡木酚的主要合成方法有4種:(1)鄰苯二酚法:分為溴乙烷法和硫酸二乙酯法,缺點是硫酸二乙酯毒性大,不宜工業(yè)化生產(chǎn);鄰苯二酚單醚化法:條件苛刻,需要催化劑并在高溫下反應(yīng);鄰苯二酚相轉(zhuǎn)移催化法:有部分副產(chǎn)物1,2-二乙氧基苯生成。(2)鄰氨基苯乙醚法和缺點是產(chǎn)率低,且三廢多。(3)鄰硝基氯苯和乙醇法:在三苯基膦存在條件下合成乙基愈瘡木酚,缺點是產(chǎn)率低。(4)鄰硝基苯酚:以鄰硝基苯酚和溴乙烷或氯乙烷為原料,經(jīng)醚化、還原、重氮化、水解等合成乙基愈瘡木酚,缺點是合成路線長,工藝復(fù)雜,且污染嚴(yán)重[6-12]。作者以鄰苯二酚和溴乙烷為原料,經(jīng)Williamson反應(yīng)合成乙基愈瘡木酚,具有收率高,反應(yīng)溫和易控和三廢低的特點。同時對反應(yīng)溫度、時間、堿性底物、溶劑和催化劑進(jìn)行了優(yōu)化選擇試驗,得到了最佳反應(yīng)條件。
1.1 儀器
美國Nicolet FIR-360紅外光譜儀,日本島津GC-2014C氣相色譜儀。
1.2 試劑
乙基愈瘡木酚標(biāo)準(zhǔn)品(99.9%,美國Sigma),乙基愈瘡木酚、鄰苯二酚、鄰二乙氧基苯、溴乙烷、乙醇、甲苯、甲醇、碳酸氫鈉,氫氧化鈉、碳酸鈉、碘化鉀、聚乙二醇400、四甲基溴化銨(以上試劑均為分析純)。
2.1 合成路線
在反應(yīng)燒瓶中按一定的摩爾比例加入鄰苯二酚、堿、催化劑、溴乙烷、乙醇,在一定的溫度下機(jī)械攪拌一定時間,氣相色譜跟蹤反應(yīng)情況。反應(yīng)液過濾,10%鹽酸調(diào)pH 6~7,常壓蒸餾乙醇后,減壓蒸餾得淡黃色液體即為乙基愈瘡木酚。反應(yīng)式如圖1:
2.2 產(chǎn)物鑒定
相同色譜條件下分別對樣品與標(biāo)準(zhǔn)品進(jìn)行分析,保留時間一致。IR分析結(jié)果:3537cm-1,2985~2846cm-1,1510cm-1,1261cm-1,741cm-1吸收峰,符合乙基愈瘡木酚的結(jié)構(gòu)特征。
3.1 反應(yīng)條件
表1 反應(yīng)條件Table 1 Reaction Condition
其中,碳酸氫鈉與鄰苯二酚摩爾比為1.1:1,乙醇與鄰苯二酚質(zhì)量比為4:1,碘化鉀與鄰苯二酚質(zhì)量比為0.005:1。
3.2 反應(yīng)溫度的影響
表2 反應(yīng)溫度的影響Table 2 Effect of reaction temperature
由表2可知,反應(yīng)溫度越高反應(yīng)越徹底。但當(dāng)溫度超過70℃后,目標(biāo)產(chǎn)物增長的幅度很小,并且副產(chǎn)物鄰二乙氧基苯增加的比較多,由此可見反應(yīng)最佳的溫度在70℃。
3.3 反應(yīng)時間的影響
表3 反應(yīng)時間的影響Table 3 Effect of reaction time
由表3可知,隨著反應(yīng)時間的增加,目標(biāo)產(chǎn)物同時增加,但當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行20h后,目標(biāo)產(chǎn)物增加不明顯,25h時,目標(biāo)產(chǎn)物只增長了1.6%,而副產(chǎn)物鄰二乙氧基苯卻增加了0.8%。由此可見反應(yīng)最佳時間是20h。
3.4 堿性底物的影響
表4 堿性底物的影響Table 4 Effect of alkaline substrate
由表4可知,氫氧化鈉和碳酸鈉堿性都太強(qiáng),鄰二乙氧基苯選擇性較大,而目標(biāo)產(chǎn)物乙基愈瘡木酚的選擇性相對比較低。由此可見,選擇堿性較弱的NaHCO3做堿性底物較為合適。
3.5 溶劑的影響
表4 堿性底物的影響Table 4 Effect of alkaline substrate
由表5可知,醇類溶劑比芳香類溶劑反應(yīng)效果好,而常用的甲醇、乙醇中,乙醇的效果比甲醇好,所以選擇乙醇作為反應(yīng)溶劑。
3.6 溶劑的影響
表6 催化劑的影響Table 6 Effect of catalyst
由表6可知,使用催化劑后反應(yīng)效果較好,而這些催化劑中,碘化鉀用量少,催化效果高,所以選擇碘化鉀作為此反應(yīng)中的催化劑。
以鄰苯二酚和溴乙烷為原料,經(jīng)Williamson反應(yīng)一步生成乙基愈瘡木酚,經(jīng)過條件優(yōu)化確定反應(yīng)條件為:溫度70℃,時間20h,碳酸氫鈉作為堿性底物,乙醇作為反應(yīng)溶劑,催化劑選擇碘化鉀。反應(yīng)收率達(dá)到90.1%,結(jié)果表明:該合成路線是可行的,具有工藝簡單、收率高、工業(yè)廢物產(chǎn)生較少等特點。
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