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1、微波辐射下无溶剂合成环己酮乙二醇缩酮24AD精VANC细ES石INF油INE化PETR工OCH进EMIC展ALS第8卷第ll期--●,●微波辐射下无溶剂合成环己酮乙二醇缩酮章爱华,李志平,尹笃林(1.吉首大学化学化工学院,吉首416000;2.湖南师范大学化学化工学院,长沙410081)摘要在微波辐射下,以对甲苯磺酸(PTSA)为催化剂,不用溶剂,合成了环己酮乙二醇缩酮.采用正交试验法探讨了原料环己酮与乙二醇的摩尔比,催化剂用量,微波功率和辐射时间对产品收率的影响.结果表明,合成该缩酮的最佳工艺条件为:环己酮与乙二醇摩尔比1:1.6,催化剂用量为反应物总质量的1.O%,微波功率30
2、0W,辐射时间3rain.在此条件下,缩酮收率可达78.7%,表明对甲苯磺酸是一种合成环己酮乙二醇缩酮的优良催化剂.关键词环己酮乙二醇缩酮对甲苯磺酸无溶剂合成微波辐射正交试验缩酮除用于香精中,也可作为有机合成中间体或溶剂….传统合成缩酮方法是在带水剂存在下,以无机酸及其盐,树脂,固体超强酸,杂多酸(盐)以及分子筛等为催化剂由酮与醇为原料缩合而成【2J.但以上几种方法存在着污染严重,腐蚀设备,催化剂价格高,后处理复杂,反应时间长等缺点.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高的要求.因此,研究和开发合成缩酮的方法具有一定的意义.有机合成中使用溶剂的现象很普
3、遍,溶剂的散失必然会对环境造成污染.无溶剂合成技术可使产物的分离提纯变得更容易进行l6.7],在一定程度上减少溶剂对环境造成的污染,同时可降低生产成本.微波辐射促进有机反应是20世纪80年代后期兴起的一项有机合成新技术】,它可以极大地促进有机反应,使反应速率较传统的实验技术大大提高.但在微波辐射下无溶剂催化合成缩羰基类反应鲜见报道.为此,笔者采用微波辐射法,以对甲苯磺酸为催化剂,无溶剂条件下合成环己酮乙二醇缩酮,实验结果表明,用该法催化合成环己酮乙二醇缩酮具有操作简便,反应速度快,不用溶剂,产品质量好,无环境污染,节能等特点.1实验部分1.1试剂及仪器环己酮,乙二醇为化学纯,无水硫
4、酸镁,对甲苯磺酸为分析纯.NJL07—3型实验专用微波炉,wYA一2s型阿贝折光仪,WGH一30A型双光束红外分光光度计,GC112A型气相色谱仪,标准磨口中量有机制备仪.1.2环己酮乙二醇缩酮的微波合成在100mL烧瓶中按一定计量比加入环己酮,乙二醇和一定量的催化剂,再放人NJL07—3型实验专用微波炉内,装上回流冷凝管,在一定功率的微波辐射下反应一定时间后,停止微波辐射,稍冷,依次用饱和氯化钠溶液和去离子水洗至中性,然后用无水硫酸镁干燥至清亮透明,蒸馏收集174—180℃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为了获
5、得最优合成条件,将环己酮乙二醇缩酮的产率作为考察指标,在固定环己酮用量为0.20tool的情况下,选定催化剂用量(A),环己酮与乙二醇的摩尔比(B),微波功率(c)和辐射时间(D)为考察因子,采用4水平,4因素Ll6(44)正交设计,正交试验因素表见表1,正交试验结果见表2.表1正交试验L16(44)因素和水平收稿日期:2007.09-03.作者简介:章爱华.讲师,在读硕士.主要从事有机化学教学和有机合成方面的研究.2007年11月章爱华等.微波辐射下无溶剂合成环己酮乙二醇缩酮表2正交试验Ll6(44)结果与分析嘉萼曰c/wD/min76.0由表2可知,在所考察的4因素中,对产品收
6、率的影响程度为B>A>C>D,即环己酮与乙二醇的摩尔比对缩酮收率的影响最显着,其次为催化剂用量,微波功率,辐射时间影响最不显着.优化水平为AcD,即最佳催化剂用量为1.0%,环己酮与乙二醇的最佳摩尔比为1:1.6,最佳微波功率为300W,最佳辐射时间为3min.由于正交实验优化的最佳催化剂用量在选取水平的一端,为了更准确地考察催化剂用量对产品收率的影响,需进行补充实验.即固定环己酮的用量为0.2mol,取环己酮与乙二醇摩尔比为1:1.6,微波功率300W,辐射时间3min条件不变,改变催化剂用量,考察催化剂用量对环己酮乙二醇缩酮产品收率的影响,实验结果见表3.由表
7、3可见,若不用催化剂,环己酮乙二醇缩酮的收率只有2.4%,而随着催化剂用量的增加,产品收率有所增加.当催化剂用量占反应物总质量的1.0%时,环己酮乙二醇缩酮产品收率达到最大值78.9%,继续增加催化剂用量,产品收率反而降低.其原因是:催化剂的量太少,反应速率过小,因而随着催化剂的用量增加,产品收率提高;但当催化剂用量增加到一定程度后,再增加,产品收率反而降低,其原因可能是由于相对过量的催化剂更易引发过多的副反应,加快逆反应,从而降低产品收率.故催化剂用量控制在1.0%
