硫酸铜催化合成丁酮1，2-丙二醇缩酮

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1、硫酸铜催化合成丁酮1，2-丙二醇缩酮第31卷第2期湖北师范学院(自然科学版)JournalofHubeiNormalUniversity(NaturalScience)Vo1.31No.2,2011硫酸铜催化合成丁酮1,2一丙二醇缩酮白爱民,段丽忠,杨水金(湖北师范学院化学与环境工程学院,湖北黄石435002)摘要:以硫酸铜为催化剂,通过丁酮与1,2一丙二醇反应合成了丁酮1,2一丙二醇缩酮.较系统地研究了酮醇量比,催化剂用量,带水剂用量及反应时间等条件对收率的影响.结果表明:在n(丁酮):n(1,2一丙二醇)=l:1.5,催化剂用量为反应物料总质量

2、的5.4%,环己烷作带水剂20mL,反应时间3.0h的优化条件下,丁酮l,2一丙二醇缩酮的收率可达60.8%.关键词:丁酮1,2一丙二醇缩酮;硫酸铜;催化;缩酮反应中图分类号:TQ655文献标识码:A文章编号:1009-2714(2011)02—0006—04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.近二十年来,作为新型香料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

3、保护或作为反应中间体,还用作有机合成溶剂.缩酮的工业合成一般是用无机质子酸作催化剂,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.随着人民生活水平的提高,对香精和食品的质量以及环境保护提出了越来越的要求.因此,研究和开发合成缩酮的改进方法具有一定意义.近年来文献报道过一些固体超强酸J,铌酸】,硫酸铁】,维生素c(抗坏血酸)J,分子筛"等催化剂用于缩酮反应具有良好的催化作用.硫酸铜是一种廉价易得的无机路易斯酸催化剂J,该催化剂合成缩酮反应时间短,反应温度低,催化活性较高.且硫酸铜不溶于反应体系,反应后经过滤易于分离,因

4、而操作方便.运用该催化剂催化合成丁酮1,2一丙二醇缩酮未见文献报道,本文研究了硫酸铜催化合成丁酮1,2一丙二醇缩酮,得到了较理想的结果.1实验部分1.1试剂与仪器丁酮,1,2.丙二醇,环己烷,无水硫酸铜均为分析纯,实验用水均为二次蒸馏水;标准磨口中量有机制备仪,PKW—m型电子节能控温仪;Abbe折光计,Nicolet6700型傅立叶变换红外光谱仪(美国尼高力公司产,KBr液膜法).1.2催化合成丁酮1.2一丙二醇缩酮的方法在配有电动搅拌器,温度计及带有分水器(盛饱和食盐水)的回流装置的150mL三颈瓶中按一定计量比加入丁酮,1,2.丙二醇,带水剂

5、和一定量的催化剂,搅拌,加热,控温于121oC～134~C,反应一段时间后停止加热及搅拌.待反应物冷却后过滤催化剂,放出分水器中水层.将有机层合并后用40mL收稿日期:2olO—09—oB.基金项目:湖北省自然科学基金资助项目(2005ABA053)作者简介:自爱民(1969一),女,湖北蕲春人,高级实验师,主要从事钨化学及其应用方面的研究?6?'盐水洗涤,分液,再经无水CaC1:干燥后,进行常压蒸馏,收集沸程为119"(2～128~(2之间的馏分,即得无色透明具有果香味的液体产品.测定折光率,称量计算收率.2结果与讨论2.1正交试验结果与分析在固

6、定丁酮用量为0.20tool的情况下,该反应的影响因素主要有酮醇物质的量比A,催化剂用量B,带水剂环己烷用量C和反应时间D,本文采用四因素三水平的正交实验法L(3),考察了四因素对合成丁酮1,2丙二醇缩酮的影响,结果分别见表1和表2.表1正交试验(3)的因素和水平A为n(丁酮):n(1,2-丙二醇);为催化剂用量/g;C为带水剂环己烷用量/mL;D为反应时间/h表2正交试验L9(3)结果与分析A为n(Ti~I):n(1,2一丙二醇);为催化剂用量/g;C为带水剂环己烷用量/mL;D为反应时间/h由表2可知,四个因素中反应时间对反应的影响最为明显,其

7、大小顺序为D>B>C>A.由位级分析可知,最佳的位级组合是A:C:D:,亦即适宜的反应条件是:(丁酮):n(1,2丙二醇)=1:1.5,催化剂用量为2.0g,亦即催化剂用量为反应物料总质量的5.4%,带水剂环己烷的用量为20mL,反应时间3h,产品收率可达60.8%.?7?2.2硫酸铜与其它催化剂活性比较表3分别列出了硫酸铜与其它催化剂催化合成丁酮1,2一丙二醇缩酮的实验结果.表3不同催化剂催化活性比较从表3可见用硫酸铜催化合成丁酮1,2一丙二醇缩酮与其它方法比较其活性高于FeC1,?6H:0,Fe:(sO).?xH:0和十二水合

8、硫酸铁铵,硫酸铜作为催化剂具有合成产晶的收率较高,操作简便等优点.2.3产品分析鉴定对实验制得的丁酮'1,2一丙二醇缩酮进