尼泊金丁酯的合成

尼泊金丁酯的合成實驗報告摘要：對羥基苯甲酸丁酯又稱尼泊金丁酯，分子式:C11H14O3，分子量：194.23,白色結(jié)晶，微有特殊氣味，溶于醇、醚和氯仿，難溶于水，口嘗時有麻舌感。該品可以單獨使用， 也可與其它尼泊金酯類配合使用，以達(dá)到更好的防腐效果。是目前世界上用途最廣、用量最大、應(yīng)用頻率最高的一系列防腐劑，具有高效、低毒、廣譜、易配伍等優(yōu)點。關(guān)鍵詞：尼泊金丁酯、大孔樹脂、正丁醇、催化、合成前言：防腐劑尼泊金酯又稱對羥基苯甲酸酯，由于具有高效、低毒、廣譜、易配伍等優(yōu)點，因而除作為許多發(fā)達(dá)國家主流食品、高檔化妝品的防腐劑和抑菌劑之外，還廣泛用于日用化工、醫(yī)藥及飼料行業(yè)。而在系列尼泊金酯產(chǎn)品中，數(shù)尼泊金丁酯的防腐效果最佳因此是一種開發(fā)前景十分看好的精細(xì)化工產(chǎn)品。目前工業(yè)上合成尼泊金丁酯主要采用傳統(tǒng)的濃硫酸等強(qiáng)酸催化的常規(guī)加熱法，工業(yè)上這種對羥基苯甲酸與正丁醇在濃硫酸存在下催化酯化而得但有設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、副反應(yīng)多、廢液量大等缺點。因此尋找新型的環(huán)保催化劑具有重要意義，我們組分別采用NKC-9和732型大孔樹脂進(jìn)行催化合成尼泊金丁酯，從中篩選出最佳的催化劑。1實驗部分1.1合成方法：對羥基苯甲酸與正丁醇在催化劑作用下可生成對羥基苯甲酸丁酯：C7H603+CH3（CH2）30H C11H14O3+H2O實驗中對羥基苯甲酸用量為0.05ml,醇過量3倍，理論產(chǎn)量為9g。根據(jù)不同催化劑，產(chǎn)率也有所不同，本實驗分別用NKC-9和732型大孔樹脂進(jìn)行催化合成尼泊金丁酯，從中篩選出最佳的催化劑。1.2儀器與試劑藥品試劑：對羥基苯甲酸（CP）、正丁醇、95%乙醇、10%的碳酸鈉、NKC-9和732型大孔樹脂催化劑、沸石、活性炭。飽和氯化鈉溶液、儀器：顯微熔點測定儀（含載片）；分水回流裝置一套；真空抽濾機(jī)；磁力攪拌電熱套（包括磁粒）；天平;；減壓抽濾裝置（布氏漏斗1個，吸濾瓶1個，濾紙若干，表面皿1個，吸耳球1個）；酸度計；100ml容量瓶1個，燒杯2個，玻璃棒1根，蒸發(fā)皿1個。1.3實驗裝置圖:2實驗步驟：催化劑的選擇(20%)分別用NKC-9和732大孔樹脂在以下條件催化合成尼泊金丁酯：在lOOmL圓底燒瓶中加入對羥基苯甲酸用量6.9g(0.05mol),13.7ml(0.25mol)正丁醇，3.6gNKC-9和732型大孔樹脂，和沸石充分混勻，磁力攪拌，加熱分水回流三個小時(分水器中不再生成水)。冷卻燒瓶、靜置，將反應(yīng)液用傾析法轉(zhuǎn)移至蒸餾瓶，蒸餾分離未反應(yīng)的正丁醇，固體催化劑留于瓶底待重復(fù)利用。將蒸餾余液傾入蒸餾水中，用10%的碳酸鈉溶液調(diào)pH至7-8，先攪拌后靜置，待固體產(chǎn)物全部析出，經(jīng)趁熱抽濾，烘干至恒重，得到白色晶體狀產(chǎn)品稱重，計算尼泊金丁酯的產(chǎn)率。比較兩種催化劑的效率，選擇最佳催化劑。2.2催化劑用量對產(chǎn)率的影響：在100mL圓底燒瓶中加入對羥基苯甲酸用量6.9g(0.05mol)，13.7ml(0.25mol)正丁醇和大孔樹脂(用量分別為3.6g、4.5g、5.4g、6.3g、7.2g)充分混勻分別加熱回流3小時。冷卻燒瓶、靜置，將反應(yīng)液用傾析法轉(zhuǎn)移至蒸餾瓶，減壓蒸餾分離未反應(yīng)的正丁醇可循環(huán)使用，固體催化劑留于瓶底待重復(fù)利用。將蒸餾余液傾入蒸餾水中，用10%的碳酸鈉溶液調(diào)pH至7-8，先攪拌后靜置，待固體產(chǎn)物全部析出，經(jīng)趁熱抽濾，洗滌，烘干至恒重，得白色晶體狀固體產(chǎn)品，稱重，計算出尼泊金丁酯的產(chǎn)率。找出催化劑最佳用量。2.3產(chǎn)品分析：重結(jié)晶：將粗產(chǎn)品按粗酯:95%乙醇：水:活性炭為1：0.6：4.0：0.06的比例混合，加熱至粗酯溶解，趁熱減壓抽濾，將濾液冷卻結(jié)晶，減壓抽濾獲得重結(jié)晶后晶體。（2）產(chǎn)品的檢測產(chǎn)品熔點測定結(jié)果：尼泊金丁酯68.0?70.0°C（文獻(xiàn)值68.0?71.0°C）,所合成的產(chǎn)品熔點與文獻(xiàn)值相符合。3結(jié)果與討論：結(jié)果檢測：尼泊金丁酯68.0?70.0C（文獻(xiàn)值68.0?71.0C）,所合成的產(chǎn)品熔點與文獻(xiàn)值相符合。不同催化劑的影響：表不同催化劑的影響（30%用量）催化劑種類NKC-9型732型產(chǎn)量/g01.2產(chǎn)率013.3%由表一可知，用NKC-9幾732型大孔樹脂分別催化合成尼泊金丁酯，實驗表明，用732型的產(chǎn)率明顯高出NKC-9許多。因此該催化劑具有實際應(yīng)用價值。催化劑用量的影響表二：催化劑用量的影響用量20%25%30%35%40%產(chǎn)量1.29g4.5g2.2g1.4g0.8g產(chǎn)率13.3%50.0%24.4%15.5%8.8%由表二催化劑的用量從反應(yīng)總量的20%增加至25%時，產(chǎn)率明顯增高并且在用量為25%達(dá)到最高，這是因為催化劑的用量與反應(yīng)體系在一定范圍內(nèi)呈線性正相關(guān)，當(dāng)用量超過25%時，產(chǎn)率反而下降所以催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的25%為適宜。4?實驗中問題：根據(jù)文獻(xiàn)值，用732型催化產(chǎn)率在催化劑用量為總反應(yīng)物的25%時可達(dá)到80.8%，本次實驗最高產(chǎn)率僅為50%，故此實驗理論產(chǎn)率較低。主要原因有：回流時間較過短；反應(yīng)不完全，在回流結(jié)束時仍有部分尼泊金酸未反應(yīng)完；反應(yīng)溫度控制不穩(wěn)定，實驗過程中一開始溫度升高太快，在將近80°C時便開始回流，而且回流近半小時后溫度突然升至九十多度甚至超過一百度；在實驗中，由于略去了大孔樹脂催化的預(yù)處理，導(dǎo)致其酸性不足，降低反應(yīng)產(chǎn)率。4結(jié)果與討論：在尼泊金丁酯催化合成實驗中，以對羥基苯甲酸及正丁醇為原料，大孔樹脂催化合成，反應(yīng)條件溫和，可操作性高，最高產(chǎn)率可達(dá)50%。大孔樹脂催化合成尼泊金丁酯具有快速、節(jié)能、催化劑可循環(huán)利用、催化活性好和對環(huán)境友好等優(yōu)點，符合當(dāng)今綠色化學(xué)合成的潮流，以大孔樹脂代替硫酸作為酯化反應(yīng)的催化劑，可獲得更好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。參考文獻(xiàn)：李玲珍.《對羥基苯甲酸丁酯合成方法的改進(jìn)】J］》.化學(xué)通報，1989(2)：38-39李善吉.《強(qiáng)酸性樹脂催化合成丙酸烯丙酯的工藝研究［J］》；日用化學(xué)工業(yè)；2004年06期劉平樂，王良芥，羅和安.《離子交換樹脂非均相催化酯化合成丙烯酸丁酯》［A］湘潭大學(xué)化工學(xué)院鄧斌章愛華徐安武.《尼泊金丁酯綠色合