程文峰 张雯君 任春和 徐晓东 陈梅芳
(张家港市贝利化学品有限公司,张家港 江苏 215619)
乙基愈疮木酚(guethol),化学名邻乙氧基苯酚,无色至淡黄色油状液体,具有特殊香气,是重要的精细化工中间体,广泛应用于医药、香料和染料的合成,尤其是香料乙基香兰素的工业合成[1-3],其作为广谱型香料,是食品添加剂行业中不可缺少的重要原料,其香气是香兰素的3~4倍,具有浓郁的香荚兰豆香气,且留香持久。此外还可以用作饲料的添加剂、电镀行业的增亮剂,制药行业的中间体[4-5],市场前景可观,因此该中间体合成工艺的开发具有重要的现实意义。
已知乙基愈疮木酚的主要合成方法有4种:(1)邻苯二酚法:分为溴乙烷法和硫酸二乙酯法,缺点是硫酸二乙酯毒性大,不宜工业化生产;邻苯二酚单醚化法:条件苛刻,需要催化剂并在高温下反应;邻苯二酚相转移催化法:有部分副产物1,2-二乙氧基苯生成。(2)邻氨基苯乙醚法和缺点是产率低,且三废多。(3)邻硝基氯苯和乙醇法:在三苯基膦存在条件下合成乙基愈疮木酚,缺点是产率低。(4)邻硝基苯酚:以邻硝基苯酚和溴乙烷或氯乙烷为原料,经醚化、还原、重氮化、水解等合成乙基愈疮木酚,缺点是合成路线长,工艺复杂,且污染严重[6-12]。作者以邻苯二酚和溴乙烷为原料,经Williamson反应合成乙基愈疮木酚,具有收率高,反应温和易控和三废低的特点。同时对反应温度、时间、碱性底物、溶剂和催化剂进行了优化选择试验,得到了最佳反应条件。
1.1 仪器
美国Nicolet FIR-360红外光谱仪,日本岛津GC-2014C气相色谱仪。
1.2 试剂
乙基愈疮木酚标准品(99.9%,美国Sigma),乙基愈疮木酚、邻苯二酚、邻二乙氧基苯、溴乙烷、乙醇、甲苯、甲醇、碳酸氢钠,氢氧化钠、碳酸钠、碘化钾、聚乙二醇400、四甲基溴化铵(以上试剂均为分析纯)。
2.1 合成路线
在反应烧瓶中按一定的摩尔比例加入邻苯二酚、碱、催化剂、溴乙烷、乙醇,在一定的温度下机械搅拌一定时间,气相色谱跟踪反应情况。反应液过滤,10%盐酸调pH 6~7,常压蒸馏乙醇后,减压蒸馏得淡黄色液体即为乙基愈疮木酚。反应式如图1:
2.2 产物鉴定
相同色谱条件下分别对样品与标准品进行分析,保留时间一致。IR分析结果:3537cm-1,2985~2846cm-1,1510cm-1,1261cm-1,741cm-1吸收峰,符合乙基愈疮木酚的结构特征。
3.1 反应条件
表1 反应条件Table 1 Reaction Condition
其中,碳酸氢钠与邻苯二酚摩尔比为1.1:1,乙醇与邻苯二酚质量比为4:1,碘化钾与邻苯二酚质量比为0.005:1。
3.2 反应温度的影响
表2 反应温度的影响Table 2 Effect of reaction temperature
由表2可知,反应温度越高反应越彻底。但当温度超过70℃后,目标产物增长的幅度很小,并且副产物邻二乙氧基苯增加的比较多,由此可见反应最佳的温度在70℃。
3.3 反应时间的影响
表3 反应时间的影响Table 3 Effect of reaction time
由表3可知,随着反应时间的增加,目标产物同时增加,但当反应进行20h后,目标产物增加不明显,25h时,目标产物只增长了1.6%,而副产物邻二乙氧基苯却增加了0.8%。由此可见反应最佳时间是20h。
3.4 碱性底物的影响
表4 碱性底物的影响Table 4 Effect of alkaline substrate
由表4可知,氢氧化钠和碳酸钠碱性都太强,邻二乙氧基苯选择性较大,而目标产物乙基愈疮木酚的选择性相对比较低。由此可见,选择碱性较弱的NaHCO3做碱性底物较为合适。
3.5 溶剂的影响
表4 碱性底物的影响Table 4 Effect of alkaline substrate
由表5可知,醇类溶剂比芳香类溶剂反应效果好,而常用的甲醇、乙醇中,乙醇的效果比甲醇好,所以选择乙醇作为反应溶剂。
3.6 溶剂的影响
表6 催化剂的影响Table 6 Effect of catalyst
由表6可知,使用催化剂后反应效果较好,而这些催化剂中,碘化钾用量少,催化效果高,所以选择碘化钾作为此反应中的催化剂。
以邻苯二酚和溴乙烷为原料,经Williamson反应一步生成乙基愈疮木酚,经过条件优化确定反应条件为:温度70℃,时间20h,碳酸氢钠作为碱性底物,乙醇作为反应溶剂,催化剂选择碘化钾。反应收率达到90.1%,结果表明:该合成路线是可行的,具有工艺简单、收率高、工业废物产生较少等特点。
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