3-乙氧基-4-羟基苯乙醇酸的合成工艺研究

3 乙氧基一4一羟基苯乙醇酸的合成工艺研究 作者简 介 刘2r~(I979—1男，硕士研 究生 E—maII： lju I 979@yahoo．corn．cn 住碱眭条f F ￡鲢陵和甜；己氧基苯船台啦丁3己氧基 4辫堑苯己醇酸 号察了原料配比、氢l靼比钠能l 、 厦和li． 等冈素对产物产率的影响 通世l 突史驻帅定 r台 响昂佳杀仆川 乙薛敲) l郎己氧艟莘鼢】 氰氯化钠 -_I．¨ ：1．2 ：2 ，氧氧化钠浓度 2 【] - ，温崖 I L．II．r间 5h 在埙佳条件下 ． 乙氟旌4羟 茁己醇睦的产率这 ·¨ } 乙醛酸 郐乙氧基荦酌 3已氧基 4经 笨乙醇畦 Stud~0il Synlhesis of 3-Ethoxy‘。4—。tlydroxy M andelic Acid LiuⅣ“ J " (’ J】Fa Jfr“ i．1 “ Ll u ． ， ¨ ，， Ⅲ JUlt～ (College of Chemi s1 ry and L'henfleaI Engi[teer~『Ig，H LIn |Il L nivc,rsi1y．H LH n L’l ngsha 41lIIm2 J ．4bs r~a~l 3 Ethoxy 4 hyd roxy TII~LIIdt l_L： l【 sy,r：l11t· lz Ll rr【ln 1y、xvl1(acid and rr 11，x - 1{，I(1l iii 1．kalinr -Jl-IIl【、fI I hl efferl s ofI]le T11(da r r。1 )¨ r Tll~il r dI -s¨I“ }n：hyd r．：!xk[ul mccII T Ll Il t Tn1j r．1_ l 。 IHl 6m,．- 'n1)r M_lll、1 _Tl、1 wt—f 1I_ ll H rtl MⅢ - ～ r-：he c r L1 - l l xp r nl has 1 LllIl i：erfl-rnle(1 l(I L rli~ilie。I1【。【1ll【]1l】 1 L1】l 川 l：l hc 、l lr [】⋯ f lv 、^ 1 c l I-I lI e!hoxyphcn,iI IO 【'L ll1 l ilyd r1)x1．1 II：1 2：2 ．sodium hyd r~ x】Ih n：l‘L111(rhI h)n 2m,lI I ．1 em!u r I L T L 51I( ．。，nl 5h ／l】l r lhe~plinlum cl~：l~liIi¨_I．¨ ：l1．xinliin1 yMdl—f『I¨。rcII_ ll 4 帅 一I[)Dtll／~l J ． Keywords {JIyoxy．iC drl￡I f t'll l Jxy；。htIlll1 fl1- xY 4 11yl rc-xy，ll ll⋯ I L clI’ 乙基香兰幕是 种晕要番料．天然米辑至今尚 无报道．但由于其具有优良的香 C性能．可部分替代 香兰紊阿配香精．国内外市场上的需求以孙年 III’ 的速度递增，所“合成乙基吞兰素尤由审要 。 而 3乙氧堆 4羟基苯乙醇艘是制备已壤荐兰素的霹饕 叫，削}本．冈此，深人研究 3已氧基 4耗 苯 雕酸 的台成 [艺具有重要的现实意义鞠I { 疑前景 通过邻乙氧 苯酣与乙醛酸在饿 条件下进行 缩台反应生成3一乙氧基 4羟基辈乙阵酸是较先进、 少污染的合成方法 本文采用自制的邻乙氧基苯 酚与乙醛酸为原料．在碱性条件下台成 j-3一乙氧基 4羟基荤乙醇酸．产率达 4，!! 其J互应山程式 如 下 ： 收耥tt l胡：21io4 Il、 2j N J c)H 'r1t、Lt)()H -1 【c)f)H 【’I{c)I 【 H 1 实验部分 I．1 仪器与试制 HT 搅拌数显恒温电热套( 海惠海电器 立¨ 备有限公r )．250mI 四LI烧帆．IIII)rll】．垣压滴液黼 - 2个．1 HS 25型 PH计I(上海精密科 仪器肯I税 公司雷磷仪器J)． 7} 蒸馏装 ．X 4披 j ，J 微熔点测定议(北京泰克仪器仃m 司)．WQ卜4III 型博立叶变换红外光j特仪(北京第 光学仪器 1 邻乙氧基茁酚．用参考文献 ， 的方法 自制：乙 醛酸．J_=业品．河北宣化化 E厂；氯氰化钠、苯、乙酸 乙酷、盐酸．均为纯， WWW ffC—iOU rnal OOM 1 7 维普资讯 http://www.cqvip.com 1．2 实验方法 在四口烧瓶中加入0．0473mol邻乙氧基苯酚和 等摩尔的 2mol／I 氢氧化钠溶液 ，用带有搅拌装置 的恒温电热套搅拌，加热至 5()C。通过恒压滴液漏 斗同时滴加 1OOmL 0．394mol／L的乙醛酸溶液和剩 下的0．0512mol氢氧化钠溶液，调节滴加速度，使两 者于 4小时内同时加完 。滴加完毕后继续恒温反应 1小时左右，冷却，停止搅拌。 反应完成后 ，将反应混合物用盐 酸酸化至 pH =4．5左右，用苯萃取、干燥 、脱水、蒸馏，回收未反 应的邻 乙氧基苯酚。分液后的水层用盐酸继续酸化 至 pH=1．5左右，用乙酸乙酯萃取 ，蒸 出乙酸乙酯 后得淡黄色粗品 3一乙氧基一4一羟基苯乙醇酸。用乙 酸乙酯重结 晶得 白色精品，产率为 84．22 。熔点 131|C～134C，红外谱图与图谱一致。 2 结果与讨论 2．1 温度的影响 按 1．2实验方法，仅改变反应的温度进行实验， 所得结果如 1所示。 表 1 温度对产物产率的影响 ／ 70 67 82 35 22 74 83 l 产率 1 ． 1 ． 1 84． 1 ． 1 由表 1数据可见，温度升高，产率稍有增加，但 增加幅度不大，再升高时，产率下降。实验发现，当 温度降低时，邻乙氧基苯酚钠在水中的溶解度减小， 未能充分参与反应 ，致使产率降低。当温度升高时， 产物颜色加深，影响产品质量的同时，也增加了萃取 的难度，亦使产率降低 。因此 ，缩合反应在 50C左 右进行最好。 2．2 时间的影响 按 1．2实验方法 ，仅改变反应的时间进行实验 ， 所得结果如表 2所示 。 表 2 时间对产物产率的影响 I 兰 l ：!： I ! ： l ：：：： l ：!： ! I 由表 2数据可见，随着反应时间的延长，产率增 加；继续延长时，产率逐渐下降。这是因为反应时间 短时，缩合反应进行得不完全，产率无法得到保障； 反应时间过长时，引起后续副反应的增多，亦使产率 下降。所以，缩合反应在 5h左右完成，产率最高。 2．3 氢氧化钠浓度的影响 按1．2实验方法，仅 改变氢氧化钠浓度进行实 验，所得结果如表 3所示。 表 3 氢氧化钠浓度对产物产率的影响 【 氢氧化钠 1 1．5 2 2．5 3 I浓度／(mol／I一) l 产率／ 39．64 57．38 84．22 7()．55 52．97 — 一 I8 —～ WWW．ffc—jou rna1．corn 香料香精化妆品 2005年6月第3 FLAVOUR FRAGRANCE COSMETICS Jun，2005．NO．3 由表 3数据可见，缩合反应的产率受氢氧化钠 浓度的影响很大。实验发现，氢氧化钠浓度小时，邻 乙氧基苯酚只能小部分以钠盐的形式溶于水中与溶 于水中的乙醛酸发生缩合反应，邻乙氧基苯酚的转 化率明显下降。由于反应液体积增大 ，即使予以充 分搅拌，也无法进一步提高产率。氢氧化钠浓度大 时，亦对反应物的溶解度产生影响，使得部分酚钠盐 沉淀出来 ，未能参与反应 ，产率下降；而且 ，随着氢氧 化钠浓度的增大，反应完成后的混合液颜色明显加 深，由红综色变成棕褐色 ，即使得反应副产物增加， 进一步降低 了产物的产率 。因此，可以确定氢氧化 钠浓度为 2mol／L时，产率最高。 2．4 原料配 比的影响 按1．2实验方法，仅改变乙醛酸、邻乙氧基苯酚 与氢氧化钠的物质 的量之 比进行实验 ，所得结果如 表 4所示。 表 4 原料配比对产物产率的影响 乙醛酸 ／mol ()．0394 0．()394 ()．()394(1．()) 0．()394 (1．()394 邻乙氧基苯酚 ()．()394 0．()4728 ()．()473(1．2) 0．()591 ()．()591 ／mol 氢氧化钠／mol ()．()788 ()．0788 0．()985(2．5) ()．()985 ()．11 82 产 率／ 44．12 66．()3 84．22 75．1 6 36．64 由表 4数据可见 ， (乙醛酸)：”(邻 乙氧基苯 酚)： (氢氧化钠)=1．0：1．2：2．5时，产率最高。 实验发现 ，随着邻乙氧基苯酚用量 的增加，产率增 大。这是由于适当过量的邻乙氧基苯酚可以抑制邻 位取代物和二元取代物 的生成 ，从而提高了产品的 产率。实验还发现，随着氢氧化钠用量的增加，产率 亦增加 ，但继续增加时 ，产率下降。这是因为适量的 氢氧化钠保证了邻乙氧基苯酚以钠盐形式溶于水中 进行缩合反应，而一旦过量时，会促使乙醛酸的歧化 反应加剧 ”一，降低 了乙醛酸 的利用率 ，致使产率下 降。因此，确定 (乙醛酸)： (邻 乙氧基苯酚)： (氢氧化钠)=1．0：1．2：2．5为缩合反应的最佳原 料配比。 2．5 正交实验确定反应最佳条件 根据前面的单 因素实验结果，按 四因素三水平 正交表做实验以确定反应最佳条件，实验和结 果见表 5。 由表 5可以看出，所有因素对合成 3一乙氧基一4一 羟基苯乙醇酸的影响都是显著的。最佳条件是 A，， B ，C ，D ，即反应温度 50 C，反应时间 5h，氢氧化 钠浓度 2mol／L， (乙醛酸)： (邻 乙氧基苯酚)： (氢氧化钠)=1．0：1．2：2．5。这四个因素对产率 的影响程度 ：D>C>A>B。根据 T ，T ，T，作趋势 图(图 1)。从图 1可见，条件 D的最 佳值为 1．0： 1．2：2．5，条件 C的最佳值为 2，而 A、B可能还有 较好值，即当温度高于50℃和反应时间小于5h时， 维普资讯 http://www.cqvip.com 产率可能更高。因此，补做了三个实验(表 6)。 表 5 L，(3 )正交实验方案及结果 实验号 A(温度／C) B(时间／h) C(氢氧化钠浓度／(mol／L)) D(／／(乙醛酸)：”(邻乙氧基苯酚)：”(氢氧化钠)) 产率／ 1 3{)(1) 5(1) 1．5(1) 1．(}：1．2：2．()(1) 28．76 2 3()(1) 6(2) 2．0(2) 1。0 ：1．2：2．5(2) 76．21 3 3{)(1) 7(3) 2．5(3) 1．0：1．5：2．5(3) 12．8 4 4()(2) 5(1) 2．0(2) 1．0：1．5：2．5(3) 57．33 5 4(}(2) 6(2) 2．5(3) 1．0 ：1．2：2．0(1) 17 6 4{1(2) 7(3) 1．5(1) 1． 0：1．2：2．5(2) 58．96 7 5(1(3) 5(1) 2．5(3) 1．0：1．2：2．5(2) 79．6 8 5(1(3) 6(2) 1．5(1) 1 ． 0：1．5：2．5(3) 47．35 9 5()(3) 7(3) 2．0(2) 1 ． ()：1．2：2．0(1) 63．93 T． 11 7．77 165．69 135 ． 07 1()U．69 T2 133．29 14{)．56 197 ． 47 214．77 T3 19()．88 135．69 1(】9 ． 4 117．48 极 差 73．11 3{) 88．{)7 1(}5．【】8 2．5 2 1 5 l 0 5 O l 2 3 素A的水甲 2 5 2 l 5 l O 5 O l 2 3 素B的水、 2．5 2 1．5 l O 5 O l 2 3 【素C的水 、 图 l 因素 A，B。C，D的趋势图 表 6 补充实验数据表 2．5 2 l 5 l 0 5 O l 2 3 素D的水 实验 温度／℃ 时间／h 氢氧化钠浓度(mol／I ) ”(乙醛酸)：／／(邻乙氧基苯酚)：， (氢氧化钠) 产率／ 1 6{) 5 2 1 ． {)：1．2 ：2．5 74 ． 83 2 5{} 4 2 1 ． 0 ：1．2：2．5 76．42 3 5() 5 2 1 ． {1：1．2 ：2．5 84 ． 22 由表 6可见 ，产率最高时的最佳反应条件依然 是 ：反 应温度 50C，反 应时 间 2h，氢氧 化钠浓 度 2mol／L，”(乙醛酸)：”(邻乙氧基苯酚)：”(氢氧化 钠)=1．0：1．2：2．5。 2．6 加料方式的影响 上述实验均采用部分氢氧化钠溶液随乙醛酸溶 液一同滴加。为了研究加料方式 对缩合反应的影 响，本文在上述最佳反应条件下 ，采取另一种加料方 式平行进行了三次实验，即将乙醛酸、邻乙氧基苯酚 与氢氧化钠一起全部加入单 口烧瓶 中进行缩合反 应，结果发现产物产率仅为 36 左右，远远低于第 一 种加料方式下 的产率。其原因是 ：在第一种加料 方式下进行缩合反应，一方面，保证邻乙氧基苯酚随 时过量 ，可以抑制缩合过程 中邻位取代反应与二元 取代反应的发生；另一方面 ，部分氢氧化钠随同乙醛 酸进行滴加，可以确保缩合反应优先于乙醛酸的歧 化反应发生，从而提高了乙醛酸的利用率。 3 结 论 乙醛酸和邻乙氧基苯酚缩合生成 3一乙氧基一4一 羟基苯乙醇酸的最佳条件为：部分氢氧化钠溶液随 乙醛酸溶液一同滴加，温度 50℃，时间5h，氢氧化钠 浓度 2mol／L，”(乙醛酸)：”(邻乙氧基苯酚)：”(氢 氧化钠)=1．0：1．2：2．5，产率达 84．22 9／6。 参考文献 1 刘树文译．香料化学[M]．北京：轻工业 出版社，1984：241 2 济南市轻工研究所编译．合成食用香料[M]．北 京：轻工业 出版 社 ，1985：180—182 3 邹长君．乙基香兰素的性质及研究进展[J]．化工时刊，1 995(6)： 14 1 5 4 丁绍民．香 兰素的应 用及制 备方法 [J]．农 牧产品 开发，1995 (11)．26—28 5 Walton NJ，Mayer MJ，Narbad A．Molecules of Interest Vanillin LJ]．Phytochemistry，2003(63)：505—515 6 韩金勇，段辉，王锁．邻羟基苯乙醚的制备及其前景分析EJ]．化 工科技市场，2000(5)：12—14 7 顾登平，王瑞芝 ，李奋明．1O0吨／年乙基香兰素项 目分析[J]．化 工之友 ．2001(3)：27 8 袁履冰，刘晓航，陈曙光．3一甲氧基一4羟基扁桃酸的合成[J]．化 学试剂，1998．2O(6)：374—375 9 曹佐英 ，何兴涛，李菊仁．相转移催化法合成 乙基香兰素的研究 [J]．化学世界 ，1995(1)：3卜33 10 王积涛，胡青眉，张宝申，等．有机化学[M]．天津：南开大学出版 社 ，1993：369—370 1】 史永刚，冯新泸，李子存．化学计量学[M]．北京：中国石化出版 社 ，2002：64．81 WWW．ffc—jou rna1．com ——— 19 ——— 维普资讯 http://www.cqvip.com