三甘醇双对甲苯磺酸酯合成条件的优化

顾越飞 张顾平 马纯

摘 要： 目前有机化学实验教材虽然种类繁多，但是教材中的实验项目存在重复现象，并且部分高校多年来有机化学实验项目没有改变，这对于工科院校培养学生的动手和思考能力非常不利，所以开发新的实验项目应用到学生的实验课堂中提高学生的实验操作技能和思维能力是十分必要的。本文拟对三甘醇双对甲苯磺酸酯的合成条件进行优化，以便有利于现行的有机化学实验教学。

关键词： 有机化学实验项目 新实验项目 三甘醇双对甲苯磺酸酯 合成条件

三甘醇双对甲苯磺酸酯是常用的有机中间体，在超分子化学、材料化学、环境化学等领域有广泛的应用[1]。合成三甘醇双对甲苯磺酸酯的实验方法简单，但是实验过程包含很多实验基本操作。可以对实验条件进行优化，找到适合作为学生实验的较优，目前合成三甘醇双对甲苯磺酸酯的方法主要有三种：（1）1972年，dale将对甲苯磺酰氯分批加入三甘醇的吡啶溶液中制得了三甘醇双对甲苯磺酸酯；（2）1980年，吴成泰将对甲苯磺酰氯与三甘醇混合后直接反应制的三甘醇双对甲苯磺酸酯；（3）1994年，赵明根将三甘醇缓慢的滴加到对甲苯磺酰氯中反应制得三甘醇双对甲苯磺酸酯[4]。比较这三种实验方法，我们发现主要是加料顺序有所改变，但是第一、二种反应的产率都较低，而第三种反应的时间较短且产率较高，整个实验过程可在六七小时内完成，产率为88%左右。本文拟以第三种实验方法为参考，旨在通过改变溶剂的用量、药品的用量，找到适合作为有机化学实验项目的较优条件。

一、合成三甘醇双对甲苯磺酸酯较优条件的筛选

对甲苯磺酰氯的用量和三甘醇的投料摩尔比与赵明和韩江华所做实验的相同。我们首先确定对甲苯磺酰氯的用量为5克，然后根据摩尔比换算出三甘醇的用量为1.5g。在此条件下我们考察了溶剂的用量对最终产率的影响。实验结果如表一：

表一 吡啶的用量对反应产率的影响

从表一可以看出当溶剂为8.5mL时，三甘醇双对甲苯磺酸酯的产率最高。接着我们以8.5mL吡啶为溶剂，对甲苯磺酰氯的用量为5g，三甘醇的用量为1.5g，以考察反应时间对反应产率的影响。实验结果如表二：

表二 反应时间对反应产率的影响

从表二可以看出当反应时间为2.5h时，三甘醇双对甲苯磺酸酯的产率最高。但是如果选择2.5h作为反应时间，那么再加上实验前的准备和实验的后处理整个实验过程较长不利于作为学生实验项目，所以我们选择反应时间为1.5h，接着我们以8.5ml吡啶为溶剂，反应1.5h，对甲苯磺酰氯的用量为5g，三甘醇的用量为1.5g，以考察浓盐酸和水的用量对产品产率的影响。实验结果见表三：

表三 盐酸和水的用量对反应产率的影响

从表三可以看出当浓盐酸与水的体积分别为5.5和19.5mL时反应的产率最高。

二、结语

经过较优条件筛选，我们最终确定了合成三甘醇双对甲苯磺酸酯的实验条件，在10OmL三口烧瓶中安装上温度计、恒压滴液漏斗。加5g（0.026mol）对甲苯磺酰氯、8.5mL吡啶，在不断搅拌下用冰水浴将混合液冷却到0℃，然后通过恒压滴液漏斗将1.5g（0.01mol）三甘醇滴加到前述的混合液中。通过滴加速度将温度控制在5～10℃之间，滴完后继续搅拌1.5h。在搅拌过程中，通过控制冰浴液面的高度将反应温度控制在80℃左右。然后通过不断搅拌缓慢倒入含5.5mL浓盐酸的19.5mL冷水中，即刻出现白色沉淀。放置0.5h并不时搅动，然后抽滤，所得固体依次用冷水、25%的氢氧化钠溶液、冷水洗涤数次，直至滤液呈中性，抽干。于红外灯下干燥得白色粉末状固体。所得三甘醇双对甲苯磺酸酯的质量为3.35g，熔点为77℃～78℃，产率78%。整个实验过程需要约4.5h，可以作为6学时的学生实验项目，此实验项目涉及的实验基本操作较多，比如：恒压滴液漏斗的使用、抽滤操作、洗涤操作、pH的检测、冰水浴的使用等，较适合作为本科生的综合实验项目。

参考文献：

[1]杨发福，陈远荫.大环杯芳烃冠醚的研究现状与展望.合成化学，2003（11）：203.

[2]Rasmussen J K. Synthesis，1977（1）：91.

[3]吴成泰，何永炳.含吡啶环氮（王）冠的合成.有机化学，1983（6）：20.

[4]赵明根，韩江华.多甘醇双对甲苯磺酸酯的最新合成方法.化学试剂，1994（1）：50.

[5]刘淑芬，孙琳，阮文举，李桂华，吕峰.甘醇二苯磺酸酯的合成研究[J].鲁东大学学报（自然科学版），2007（04）.

[6]赵明根，韩江华，齐景韶.多缩乙二醇双对甲苯磺酸酯的新合成法[J].山西大学学报（自然科学版），1992（04）.