文档介绍：活性炭负载对甲苯磺酸催化合成环己酮乙二醇缩酮
摘要:以活性炭负载对甲苯磺酸为催化剂,以环己酮和乙二醇为原料合成了环己酮乙二醇缩酮,重点考察了醇酮物质的量比、催化剂用量对产品收率的影响。实验结果表明:活性炭负载对甲苯磺酸有着良好的催化活性,(), n(环己酮): n(乙二醇)=1:,,带水剂环己烷的用量为10ml,%,为最佳产率。
关键词:环己酮乙二醇缩酮;对甲苯磺酸;活性炭;催化
1 前言
缩酮是一类有着优于母体羰基化合物的花香、果香及特殊香味的香料。其香气透发柔和,留香持久,具有香气类型多、原料来源丰富、生产工艺简单、化学性质稳定等特点。近2O年来,作为新型香在食品香料和日用香精中得到广泛运用,常用于酒类、软饮料类、冰淇淋、化妆品等的调香和定香。此外,缩酮也常用于有机合成的羰基保护或作为反应中间体,还用作有机合成溶剂[1]。缩酮的工业合成一般是用无机质子酸[2]作催化剂,这类催化剂价格低廉,产品收率较高,但也存在腐蚀性强、污染环境、副反应多等缺点。近年来有文献报道固体超强酸[3]、铌酸[4]、硫酸铁[5]、维生素C(抗坏血酸)[6]等催化剂对合成缩酮具有良好的催化作用。
对甲苯磺酸(p—CH3C6H4SO3H·H20)是一种固体有机强酸,价廉、易得,使用、保管、运输方便安全,对设备腐蚀及环境污染均比无机酸小,不易引起副反应,用量小,活性高,是替代无机酸的良好催化剂。本文以环己酮与乙二醇为原料,以对甲苯磺酸为催化剂催化合成环己酮乙二醇缩酮,获得较理想结果[7]。
根据近年来的文献资料,有以下一些合成方法:
结晶三氯化铁(FeCl3·6H2O)是一种价廉易得的Lewis酸,利用它催化合成环已酮乙二醇缩酮,操作方便,对设备腐蚀小,环境污染低,是一种值得推广应用的催化剂。,,()催化剂,以环已烷为带水剂,在电磁搅拌下,油浴加热,,水洗,干燥,蒸出溶剂,蒸馏收集馏分,%,产率较高。但FeCl3·6H2O易吸潮,难以保存。
—三氯化铁催化合成缩酮
聚氯乙烯一三氯化铁对环己酮乙二醇缩酮的合成具有良好的催化性能,反应时间50 min,%,且催化剂制备简单,使用方便,易于从反应体系中分离,不污染环境,并可重复使用,是一种有前途的新型高分子路易斯酸催化剂。只是由于它们是高分子保护的
Lewis酸催化剂,在重复使用过程中,Fe3+会逐步溶脱,而使产品收率逐步下降[8]。
在微波辐射下,以硫酸氢钠为催化剂,环己烷为带水剂,合成了环己酮乙二醇缩酮[9]。以硫酸氢钠催化环己酮与乙二醇的酯化反应的实验结果表明,合成环己酮乙二醇缩酮的适宜工艺条件为:n(环己酮):n(乙二醇):n(硫钠)=::,以环己酮为带水剂,回流分水40min,%。
固体超强酸催化合成缩酮。催化剂的制备,用冰水冷却蒸馏水,加入尿素溶解,搅拌下慢慢滴入TiCl4溶液。慢慢加热至沸腾。直至体系呈中性,温室老化24h,过滤洗涤。滤饼在110℃干燥24h,粉碎后,加硫酸铵溶液进行吸附,除去过量硫酸铵溶液,110℃干燥24h,空气中焙烧制得固体超强酸催化剂。合成缩酮方法为,一定量的酮、醇、,不断分去生成的水。反应结束后,过滤除去催化剂。此方案催化剂制备工艺冗长,而且甲苯具有毒性。
树脂作为催化剂合成缩酮[10]。磺化聚氯乙烯为催化剂:催化剂磺化聚氯乙烯是聚氯乙烯用有机溶剂溶胀后与氯磺酸反应而得。合成方法为将酮、醇、溶剂和催化剂加热回流分水,洗涤后蒸馏。收集一定温度范围的馏分产品。初馏分经干燥后重蒸一次。此方法催化剂制备复杂,但是两次蒸馏的方法可以增加产率。
杂多酸催化合成缩酮[11]。催化剂为硅钨酸。合成方法为酮、醇,加催化剂和带水剂,置于恒温磁力搅拌器上磁力搅拌,回流分水。反应完毕后,冷却,用碳酸钠水溶液中和,水洗,蒸馏收集一定温度下的馏分。%。
分子筛催化合成缩酮。催化剂为分子筛。催化剂的制法为,将沸石原粉与NH4Cl水溶液于80℃交换4h,水洗,烘干,然后于550℃焙烧4h,重复三次,得到分子筛催化剂。合成缩酮方法为,一定量酮、醇、甲苯,加热回流搅拌,使反应产生的水与共沸