α-呋喃丙烯酸甲酯的合成及研究(存儲版)
【正文】 響…………………………………… 12 反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率的影響…………………………… 13 影響α 呋喃丙烯酸甲酯產(chǎn)率的因素……………………………………… 13 酸和醇的用量比對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率的影響………………………………… 14 帶水劑對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率的影響…………………………………………… 14 催化劑的用量對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率的影響… ………………………………… 15 反應(yīng)時(shí)間對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率的影響………………………………………… 15 第六章 總結(jié)…………………………………………………………………………… 17 致謝…………………………………………………………………………………… 18 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 19 α 呋喃丙烯酸甲酯的合成及研究 i α 呋喃丙烯酸甲酯的合成及研究 摘 要： 本文對以糠醛為原料合成基礎(chǔ)有機(jī)原料α 呋喃丙烯酸，再以濃硫酸為催化劑，經(jīng)酯化合成出α 呋喃丙烯酸系列酯類香料的過程進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，其 最高的收率在 %，且普遍具有焦糖樣甜香和水果樣香氣。我國生產(chǎn)糠醛的原料極其豐富，主要有玉米芯、棉籽殼和甘蔗等 ,具有開發(fā)呋喃酯類香料的資源優(yōu)勢 [1]。 O C H C H C O O C H 3 此外α 呋喃丙烯酸系列酯還具有很強(qiáng)的吸收紫外光的能力，且其最大吸收波長和吸收范圍與造成人體皮膚曬傷的 UVB 區(qū)域 (280～ 320nm) 紫外光吻合。 合成路線三采用 Perkin 反應(yīng)，沒有過多的副反應(yīng)，且反應(yīng)原料易得，但產(chǎn)率不及合成路線四。將其加熱至 50℃放入活性炭進(jìn)行脫色，繼續(xù)加熱至沸騰 10min，趁熱過濾，濾液于 50℃用 10 %稀鹽酸酸化至 pH為 3，放置過夜，過濾得微黃色（或白色）針狀晶體，熔點(diǎn) 140～ 141℃ ,收率 %。 α 呋喃丙烯酸甲酯 的合成及研究 10 第五章 討論 帶水劑的選擇 由于酯化反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，在反應(yīng)中如果不及時(shí)把生成的水排除，就會使反應(yīng)向逆向進(jìn)行，影響產(chǎn)品的收率。本實(shí)驗(yàn)可以采用濃硫酸、對甲苯磺酸、十八水合硫酸鋁來作為催化劑。 但由于工業(yè)生產(chǎn)使用的催化劑要求具備兩個(gè)條件 [6]： 1．具有較高的活性和選擇性 高活性的催化劑可提高轉(zhuǎn)化率，并使反應(yīng)所要求的溫度降低。下面我們對濃硫酸和對甲苯磺酸在相同的用量下對酯收率的影響來進(jìn)行討論： α 呋喃丙烯酸甲酯 的合成及研究 12 表 51 不同催化劑對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率的影響 樣品編號 催化劑 用量 /g 產(chǎn)率 /% 1 濃硫酸 2 一水合對甲基苯磺酸 從以上數(shù)據(jù)可以看出在相同的用量下濃硫酸作催化劑對酯收率的影響與對甲苯磺酸作催化劑對酯 收率的影響相差不多，使用濃硫酸也有利于降低反應(yīng)的成本，所以本實(shí)驗(yàn)選用濃硫酸作為酯化反應(yīng)的催化劑。 為了找出最佳反應(yīng)時(shí)間，糠醛和乙酸酐的量比固定為 ： ，無水乙酸鈉用量為 12g，在 150℃下回流，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表： 表 54 反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率的影響 編號 反應(yīng)時(shí)間 /h 產(chǎn)率 /% 1 2 3 4 但反應(yīng)時(shí)間為 7h時(shí)產(chǎn)率最高，再延長反應(yīng)時(shí)間，對α 呋喃丙烯酸的產(chǎn)率影響不大，若長時(shí)間回流，副反應(yīng)加劇使產(chǎn)率下降，產(chǎn)品色澤不好。若提高酸的量，會使反應(yīng)成本增加，因此選用提高醇的量。 表 56 酸和醇的比例對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率的影響 編號 甲苯用量 /ml 產(chǎn)率 /% 1 2 3 4 結(jié)果表明，隨著甲苯用量的增加， 酯收率 顯著提高，但甲苯的用量增至 α 呋喃丙烯酸甲酯 的合成及研究 15 以上時(shí)， 酯收率 降低，故本實(shí)驗(yàn)甲苯的用量以 為宜。如果再延長反應(yīng)時(shí)間會使副產(chǎn)物增多，增加能耗，同時(shí) α 呋喃丙烯酸甲 酯的收率會下降。這樣做雖然降低了一些產(chǎn)率，但是保持了產(chǎn)品的成本相對較低，也考慮到了原料來源和合理利用。在此，感謝贠老師的細(xì)心指導(dǎo)和耐心傳授。 還要說的是，有機(jī) 實(shí)驗(yàn)室的老師和同學(xué)給我很大的鼓勵(lì)和支持。宋老師理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)都很扎實(shí)，而且很有責(zé)任心。 α 呋喃丙烯酸甲酯 的合成及研究 17 致謝 本次實(shí)驗(yàn)中遇到了很多的問題，幸有指導(dǎo)教師贠濤師的耐心指點(diǎn)。經(jīng)過充分的實(shí)驗(yàn)對α 呋喃丙烯酸甲酯的合成過程與方法做了討論， 其結(jié)果已經(jīng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證實(shí)。這樣， m(濃硫酸 ):m(α 呋喃丙烯酸 )=1:但帶水劑用量過多會使反應(yīng)物濃度相應(yīng)的下降，造成酯化率下降。 下面就酸和醇的比例、帶水劑的用量、催化劑的用量和反應(yīng)時(shí)間等方面進(jìn)行討論。 催化劑的用量對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率 的影響 為了考察無水乙酸鈉的用量對產(chǎn)率的影響 ,將糠醛和乙酸酐的量比保持在 ∶ ,在不同用量的無水乙酸鈉中加入不同質(zhì)量的無水乙酸鈉 ,反應(yīng)混合物在一定的溫度下回流數(shù)小時(shí) ,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表 ： α 呋喃丙烯酸甲酯 的合成及研究 13 表 53 催化劑的用量對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)率的影響 編號 無水乙酸鈉用量 /g 產(chǎn)率 /% 1 8 2 10 3 12 4 14 結(jié)果表明，隨著無水乙酸鈉用量的增加，α 呋喃丙烯酸的產(chǎn)率顯著提高，但無水乙酸鈉用量增至 12g以上時(shí)，產(chǎn)率降低，故本實(shí)驗(yàn)無水乙酸鈉用量以 12g為宜 。所以本實(shí)驗(yàn)采用濃硫酸和對甲苯磺酸作為催化 劑，這樣可有利于酯化反應(yīng)的進(jìn)行，提高酯化率。但是，對 甲基苯磺酸作催化劑需要更高的成本。 催化劑的選擇 酯是酸與醇之間反應(yīng)發(fā)生脫水縮合而成的。所測得的紅外光譜圖如下： α 呋喃丙烯酸 現(xiàn)將α 呋喃丙烯酸的紅外光譜中的主要
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