對甲基苯磺酸催化合成阿魏酸單甘油酯的工藝研究

對甲基苯磺酸催化合成阿魏酸單甘油酯的工藝研究

青霉素是植物中常見的酚酸。這是米諾基亞米酸活性物質(zhì)中的主要成分，具有良好的抗癌活性。1材料和方法1.1原料和試劑阿魏酸(純度>99%);甘油、對甲基苯磺酸、95%乙醇、丙酮、醋酸銨:分析純;甲醇:色譜純。1.2阿魏酸溶液合成工藝優(yōu)化準(zhǔn)確稱取0.5g阿魏酸置于25mL錐形瓶中,加入定量的甘油,準(zhǔn)確稱取一定量對甲基苯磺酸,溶于一定體積的丙酮中,取一定量對甲基苯磺酸溶液加入上述錐形瓶,封口,置于恒溫振蕩水浴中,轉(zhuǎn)速130~140r/min,在設(shè)定溫度下,反應(yīng)一段時間。反應(yīng)完畢,用95%乙醇定容至50mL,取2.5mL置于25mL容量瓶,用95%乙醇定容,采用液相色譜對反應(yīng)物中單酯含量進(jìn)行定量分析。采用單因素實(shí)驗(yàn),考察溫度、時間、催化劑加量、醇酸摩爾比對單酯含量的影響。采用正交實(shí)驗(yàn),優(yōu)化合成工藝,考察各因素對單酯含量和阿魏酸轉(zhuǎn)化率的影響。因素水平設(shè)計(jì)見表1。1.3譜儀及色譜條件樣品用95%乙醇定容,用高效液相色譜儀進(jìn)行分析,采用歸一化法進(jìn)行定量。色譜條件:色譜儀,Waters2996;色譜柱,SunfireC2結(jié)果與討論2.1溫度對單酯含量的影響準(zhǔn)確稱取5份0.5g阿魏酸置于5個25mL錐形瓶中,分別加入5.00mL甘油,另準(zhǔn)確稱取6.4g對甲基苯磺酸溶于40mL丙酮,分別取5mL加入5個錐形瓶中,在65℃、70℃、75℃、80℃、85℃下維持10h,考察溫度對單酯含量的影響,結(jié)果如圖1所示。由圖1可知,在65~80℃范圍內(nèi)單酯含量隨著溫度升高迅速增大,而在溫度超過80℃后,單酯含量基本不隨溫度升高而變化,因此反應(yīng)溫度選擇80℃。2.2時間對單酯含量的影響準(zhǔn)確稱取5份0.5g阿魏酸置于5個25mL錐形瓶中,分別加入5.00mL甘油,另準(zhǔn)確稱取6.4g對甲基苯磺酸溶于40mL丙酮,分別取5mL加入5個錐形瓶中,置于75℃恒溫振蕩水浴中分別保持4h、6h、8h、10h、12h,考察時間對單酯含量的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,在4~10h范圍內(nèi),單酯含量隨時間的延長增大較快,10h以后單酯含量隨時間的延長變化較小,因此反應(yīng)時間選擇10h。2.3催化劑用量對單酯含量的影響準(zhǔn)確稱取5份0.5g阿魏酸分別置于5個25mL錐形瓶中,分別加入5.00mL甘油,另分別稱取對甲基苯磺酸0.4g、0.8g、1.2g、1.6g、2.0g溶于10mL丙酮,并分別取5mL加入5個錐形瓶,使對甲基苯磺酸的質(zhì)量分別占反應(yīng)物總質(zhì)量的2%、4%、6%、8%、10%,置于75℃恒溫振蕩水浴中維持10h,考察催化劑加量對單酯含量的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3可知,催化劑加量小于8%時,單酯含量隨著催化劑加量的增大而迅速增大,當(dāng)催化劑加量超過8%時,單酯含量基本維持不變,因此催化劑加量選擇反應(yīng)體系總質(zhì)量的8%。2.4醇酸摩爾比對單酯含量的影響準(zhǔn)確稱取5份0.5g阿魏酸分別置于5個25mL錐形瓶中,分別加入2.5mL、3.75mL、5mL、6.25mL、7.5mL甘油,使醇酸摩爾比分別為10、15、20、25、30,加入一定量的對甲基苯磺酸丙酮溶液,使催化劑加量為反應(yīng)體系總質(zhì)量的8%,置于75℃恒溫振蕩水浴中維持10h,考察醇酸摩爾比對單酯含量的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,醇酸摩爾比小于25時,單酯含量隨著催化劑加量的增大而迅速增大,當(dāng)醇酸摩爾比大于25后,單酯含量隨醇酸比的增大變化緩慢,因此醇酸摩爾比選擇25。2.5工藝條件的確定在正交實(shí)驗(yàn)中,以單酯含量為主要考察指標(biāo),同時也考慮了阿魏酸的轉(zhuǎn)化情況,實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2。以單酯含量為研究指標(biāo)的水平直觀趨勢圖與以阿魏酸轉(zhuǎn)化率為研究指標(biāo)的水平直觀趨勢圖見圖5。由圖5可知,阿魏酸的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)條件的變化趨勢與單酯含量隨反應(yīng)條件的變化趨勢大致相同,溫度對單酯含量的影響最大,其次為醇酸摩爾比、催化劑加量,時間的影響最小。催化劑加量為8%,反應(yīng)時間為10h單酯含量與阿魏酸的轉(zhuǎn)化率都比較高,所以選擇催化劑加量為8%、反應(yīng)時間為10h為最佳條件。由圖5中以單酯含量為研究指標(biāo)的水平直觀趨勢圖可知,雖然單酯含量隨著醇酸摩爾比的增大一直呈增大趨勢,但增大的趨勢越來越慢,而且考慮到經(jīng)濟(jì)性以及下一步分離的問題,選擇醇酸摩爾比30為最佳條件。溫度為85℃時,指標(biāo)值比80℃有少許增大,但考慮到溫度升高,副反應(yīng)增加,指標(biāo)值增加較小,因此選擇80℃為最佳條件。綜上所述,最佳工藝條件為溫度80℃、醇酸摩爾比30、催化劑加量8%、時間10h。此條件下阿魏酸的轉(zhuǎn)化率為93.25%,產(chǎn)品中單酯含量為88.12%。3反應(yīng)條件優(yōu)選實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,用對甲基苯磺酸催化阿魏酸與甘油酯化合成阿魏酸單甘油酯是可行的,而且單酯的含量較高。反應(yīng)條件中,溫度對阿魏酸單甘油酯的合成影響最大,其次為