3-呋喃基丙烯酸的perkin合成工藝改進

3--呋喃基丙烯酸的perkin合成工藝改進

3-次醇-磺酸是藥物、試劑、香料和合成材料的重要原料。它也是3--次醇-磺酸鈉的必要原料。作為一種重要的食品原料，后者可以作為各種提取香料的調(diào)香原料，也是理想的紫外吸收劑。三-次醇-磺酸是由磺胺類和乙酸鈉等組成的。在無水乙酸鉀的作用下，通過perkin反應制備。反應期為2.5小時，產(chǎn)率約為65%。二、三、二、二、二、三、二、二、二、二、二、二、二、三、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、二、。1實驗部分1.1氟化鉀cp糠醛(CP);PEG400(AR);乙酸鉀(CP);乙酸酐(CP);碳酸鉀(CP);氟化鉀由二水合氟化鉀脫水制得;糠醛與乙酸酐使用前均經(jīng)重蒸.1.2儀器Impact420型紅外光譜儀(美國Nicocet公司);X-4型數(shù)字顯示顯微熔點測定儀(北京泰克儀器有限公司).1.3以碳酸鈉為酰氯化劑合成甲基苯磺酸酯在裝有空氣冷凝管的100mL干燥圓底燒瓶內(nèi)依次加入4.2mL(0.05mol)糠醛,14.2mL(0.15mol)乙酸酐,氟化鉀2.9g(0.05mol)及PEG-400(用量為糠醛摩爾數(shù)的2.5%),在150℃下回流1.5h,稍冷卻后將反應液傾入裝有50mL水的燒杯里,并用少量水洗滌反應瓶,洗滌液亦并入燒杯中.加入碳酸鈉至弱堿性,再加熱全部溶解后,加入活性碳脫色,趁熱過濾,濾液于攪拌下在冰水浴中用濃鹽酸酸化至弱酸性,抽濾洗滌,用1∶3的乙醇水溶液重結(jié)晶,得白色針狀晶體5.8g,產(chǎn)率為83.4%;產(chǎn)物溶點為140～141℃(文獻值為141℃);IR(cm-1):3131.0、2974.4、2890.8、2706.9、2593.1、1701.9、1665.6、1630.5、1553.4、1486.2、1414.5、1312.7、1271.0、1229.5、1191.4、1020.7、917.2、860.3、756.8、663.8、550.0.2結(jié)果與討論2.1peg-400對f-4-三因素催化劑的選擇對合成3-α-呋喃基丙烯酸影響很大.通常用醋酸鉀(或碳酸鉀)作縮合劑,用量大,且催化效果并不好.為了提高產(chǎn)率,我們改用堿性和親核能力更強的氟化鉀作縮合劑,并加入相轉(zhuǎn)移催化劑PEG.為便于比較氟化鉀和碳酸鉀與醋酸鉀的縮合活性,固定原料的摩爾比為n(糠醛)∶n(乙酸酐)∶n(堿)=1∶3∶1,考察了有無PEG-400時三者對產(chǎn)率的影響(見表1).由表1可知,無論PEG-400存在與否,氟化鉀的作用效果比醋酸鉀(或碳酸鉀)要好.這是由于堿性:氟化鉀>碳酸鉀>醋酸鉀,氟離子奪取乙酸酐α碳原子上質(zhì)子形成碳負離子的能力更強,更有利于發(fā)生縮合反應.又因為此反應是固-液兩相反應,在PEG-400相轉(zhuǎn)移催化(PTC)條件下三者所得產(chǎn)率均有顯著提高.這是由于PEG-400是由聚氧乙烯單位構(gòu)成的大分子聚合物,氧又易與鉀離子形成配位鍵,又因PEG-400的螺旋折疊式結(jié)構(gòu)使其分子中有一定大小的空隙來容納鉀離子.鉀離子正電荷在PEG-400中分散使其對陰離子束縛減弱,提高了F-作為堿的反應活性.在相轉(zhuǎn)移催化條件下,PEG-400與鉀離子形成了“包含絡(luò)合物”,如反應式所示.負離子則與該絡(luò)合物形成離子對,被親油性的聚乙二醇帶入有機相,提高了催化劑在反應液中的溶解度.因此,在有PEG-400存在下,所得產(chǎn)率要高些.綜合兩種因素,本文選擇PEG存在下的氟化鉀為堿,來考察其最佳反應條件.2.2peg用量對產(chǎn)率的影響固定反應物的摩爾比為n(糠醛)∶n(乙酸酐)∶n(氟化鉀)=1∶3∶1,反應時間1.5h,不同的PEG-400用量(相對于糠醛)與產(chǎn)率的關(guān)系如表2所示.由表2可知,PEG用量對產(chǎn)率有明顯影響.隨著PEG-400用量的增加,產(chǎn)率升高至PEG-400用量為1.25mmol(即為x(糠醛)=2.5%)時達到最高,繼續(xù)增加PEG-400,產(chǎn)率反而下降.所以,PEG用量為x(糠醛)=2.5%為宜.2.3氟化鉀用量對產(chǎn)率的影響固定PEG-400用量為1.25mmol,反應時間1.5h,反應溫度150℃,不同原料配比對產(chǎn)率的影響如表3所示.由表3可知,當氟化鉀用量固定時,產(chǎn)率隨乙酸酐用量的增加而增加,但當乙酸酐用量增大到一定比例后,產(chǎn)率則增加不明顯.從經(jīng)濟方面考慮,兩者最適宜摩爾比為n(糠醛)∶n(乙酸酐)=1∶3;糠醛和乙酸酐用量一定時,氟化鉀的最佳用量為0.05mol,如氟化鉀太少,反應速度減慢,產(chǎn)率降低,氟化鉀太多則后處理麻煩,造成浪費.所以,最適宜的原料配比為n(糠醛)∶n(乙酸酐)∶n(氟化鉀)=1∶3∶1.2.4反應時間對產(chǎn)率的影響各原料的配比固定為n(糠醛)∶n(乙酸酐)∶n(氟化鉀)=1∶3∶1,PEG為1.25mmol,反應溫度150℃,不同反應時間對產(chǎn)率的影響如表4所示.由表4可知,雖然Perkin反應為固液兩相反應,但在PTC條件下,PEG-400與鉀離子絡(luò)合后,“裸”F-離子更易進入有機相,因此,在反應初期,PEG-400即有明顯的催化作用,產(chǎn)率隨反應時間延長而明顯提高.反應1.5h后,反應速度減慢,繼續(xù)延長反應時間產(chǎn)率增加不大,故時間以1.5h為宜.2.5溫度對3--呋喃基苯甲酸產(chǎn)率的影響反應溫度對產(chǎn)率有明顯的影響.由于乙酸酐的活性較低,溫度低不利于反應,溫度過高則碳化嚴重,副反應增加,產(chǎn)率下降.所以溫度以150℃左右為宜,所得3-α-呋喃基丙烯酸的產(chǎn)率為83.4%.3-呋喃基丙烯酰胺反應時間的優(yōu)化實驗結(jié)果表明用氟化鉀代替無