(佳木斯大学药学院,黑龙江佳木斯154007)
对羟基苯甲醚不仅是医药、香料、农药等精细化工产品的重要中间体,还可作为高分子的阻聚剂、防老剂、增塑剂等,用途非常广泛。根据原料的不同,对羟基苯甲醚的合成方法可分为苯甲醚法、对苯二酚法、苯甲醛法等,这些方法或需低温、氮气保护,或需高温、高压,或用到毒性较大的试剂,或溶剂用量较大,或收率低[1-3]。鉴于此,作者参照相关文献,以对苯二酚为原料、碳酸二甲酯(DMC)为甲基化试剂、聚乙二醇-400(PEG-400)为相转移催化剂,在微波辅助条件下合成对羟基苯甲醚[4-6],并通过1HNMR 对其结构进行确证。
对苯二酚、碳酸二甲酯(DMC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、聚乙二醇-400(PEG-400),均为分析纯。
XH-200A 型电脑微波固液相合成/萃取仪,北京祥鹄科技发展有限公司;RE-52A 型旋转蒸发仪,上海亚荣生化仪器厂;FA2004型电子分析天平,上海舜宇恒平科学仪器有限公司;Bruker 400MHz型核磁共振仪(氘代氯仿为溶剂),德国Bruker公司。
在50mL三颈瓶中分别加入1.10g(0.01 mol)对苯二酚、0.9g(0.0065 mol)碳酸钾、1.6g(0.004 mol)PEG-400和7.2g(0.08mol)DMC,置于微波合成反应器中并安装回流装置,设定反应温度为95 ℃、反应时间为35min、功率为450 W,启动反应,TLC监测反应过程(展开剂为石油醚∶乙酸乙酯=2∶1),反应结束后用水蒸气蒸馏法蒸出产物,旋蒸出有机溶剂,干燥,得到白色片状晶体对羟基苯甲醚。合成路线如下:
对羟基苯甲醚,收率76.40%[7-9];熔点54~56 ℃;1HNMR(400 MHz,CDCl3),δ:3.85(s,3H),6.85(s,2H),6.76(s,2H),5.30(s,1H)。
以对羟基苯甲醚收率为考核指标,以反应温度、反应时间、n(对苯二酚)∶n(PEG-400)、n(对苯二酚)∶n(DMC)为考察因素,进行L9(34)正交实验,以优化对羟基苯甲醚的合成条件。正交实验的因素与水平见表1,结果与分析见表2。
由表2可以看出,各因素对对羟基苯甲醚收率的影响大小依次为:D>A>C>B,即n(对苯二酚)∶n(DMC)对对羟基苯甲醚收率影响最大,其次是反应温度和n(对苯二酚)∶n(PEG-400),最后是反应时间。最优合成条件为A2B2C2D2,即反应温度95℃、反应时间35 min、n(对苯二酚)∶n(PEG-400)为1∶0.40、n(对苯二酚)∶n(DMC)为1∶8,亦即原料配比n(对苯二酚)∶n(DMC)∶n(K2CO3)∶n(PEG-400)为1∶8∶0.65∶0.40。按上述最优条件进行3次验证实验,收率分别为76.39%、75.97%、76.85%,平均收率为76.40%。
表1 正交实验的因素与水平Tab.1 Factors and levels of orthogonal experiment
表2 正交实验结果与分析Tab.2 Results and analysis of orthogonal experiment
以对苯二酚为原料、碳酸二甲酯(DMC)为甲基化试剂、PEG-400为相转移催化剂,微波辅助合成对羟基苯甲醚。通过正交实验确定最优合成工艺条件为:n(对苯二酚)∶n(DMC)∶n(K2CO3)∶n(PEG-400)=1∶8∶0.65∶0.40、反应温度95 ℃、反应时间35 min,在此条件下,对羟基苯甲醚收率为76.40%。该方法具有操作简便、工艺绿色环保等优点,为对羟基苯甲醚的合成研究提供了参考。
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