尼泊金丁酯的合成

尼泊金丁酯的合成实验报告摘要：对羟基苯甲酸丁酯又称尼泊金丁酯，分子式:C11H14O3，分子量：194.23,白色结晶，微有特殊气味，溶于醇、醚和氯仿，难溶于水，口尝时有麻舌感。该品可以单独使用， 也可与其它尼泊金酯类配合使用，以达到更好的防腐效果。是目前世界上用途最广、用量最大、应用频率最高的一系列防腐剂，具有高效、低毒、广谱、易配伍等优点。关键词：尼泊金丁酯、大孔树脂、正丁醇、催化、合成前言：防腐剂尼泊金酯又称对羟基苯甲酸酯，由于具有高效、低毒、广谱、易配伍等优点，因而除作为许多发达国家主流食品、高档化妆品的防腐剂和抑菌剂之外，还广泛用于日用化工、医药及饲料行业。而在系列尼泊金酯产品中，数尼泊金丁酯的防腐效果最佳因此是一种开发前景十分看好的精细化工产品。目前工业上合成尼泊金丁酯主要采用传统的浓硫酸等强酸催化的常规加热法，工业上这种对羟基苯甲酸与正丁醇在浓硫酸存在下催化酯化而得但有设备腐蚀严重、副反应多、废液量大等缺点。因此寻找新型的环保催化剂具有重要意义，我们组分别采用NKC-9和732型大孔树脂进行催化合成尼泊金丁酯，从中筛选出最佳的催化剂。1实验部分1.1合成方法：对羟基苯甲酸与正丁醇在催化剂作用下可生成对羟基苯甲酸丁酯：C7H603+CH3（CH2）30H C11H14O3+H2O实验中对羟基苯甲酸用量为0.05ml,醇过量3倍，理论产量为9g。根据不同催化剂，产率也有所不同，本实验分别用NKC-9和732型大孔树脂进行催化合成尼泊金丁酯，从中筛选出最佳的催化剂。1.2仪器与试剂药品试剂：对羟基苯甲酸（CP）、正丁醇、95%乙醇、10%的碳酸钠、NKC-9和732型大孔树脂催化剂、沸石、活性炭。饱和氯化钠溶液、仪器：显微熔点测定仪（含载片）；分水回流装置一套；真空抽滤机；磁力搅拌电热套（包括磁粒）；天平;；减压抽滤装置（布氏漏斗1个，吸滤瓶1个，滤纸若干，表面皿1个，吸耳球1个）；酸度计；100ml容量瓶1个，烧杯2个，玻璃棒1根，蒸发皿1个。1.3实验装置图:2实验步骤：催化剂的选择(20%)分别用NKC-9和732大孔树脂在以下条件催化合成尼泊金丁酯：在lOOmL圆底烧瓶中加入对羟基苯甲酸用量6.9g(0.05mol),13.7ml(0.25mol)正丁醇，3.6gNKC-9和732型大孔树脂，和沸石充分混匀，磁力搅拌，加热分水回流三个小时(分水器中不再生成水)。冷却烧瓶、静置，将反应液用倾析法转移至蒸馏瓶，蒸馏分离未反应的正丁醇，固体催化剂留于瓶底待重复利用。将蒸馏余液倾入蒸馏水中，用10%的碳酸钠溶液调pH至7-8，先搅拌后静置，待固体产物全部析出，经趁热抽滤，烘干至恒重，得到白色晶体状产品称重，计算尼泊金丁酯的产率。比较两种催化剂的效率，选择最佳催化剂。2.2催化剂用量对产率的影响：在100mL圆底烧瓶中加入对羟基苯甲酸用量6.9g(0.05mol)，13.7ml(0.25mol)正丁醇和大孔树脂(用量分别为3.6g、4.5g、5.4g、6.3g、7.2g)充分混匀分别加热回流3小时。冷却烧瓶、静置，将反应液用倾析法转移至蒸馏瓶，减压蒸馏分离未反应的正丁醇可循环使用，固体催化剂留于瓶底待重复利用。将蒸馏余液倾入蒸馏水中，用10%的碳酸钠溶液调pH至7-8，先搅拌后静置，待固体产物全部析出，经趁热抽滤，洗涤，烘干至恒重，得白色晶体状固体产品，称重，计算出尼泊金丁酯的产率。找出催化剂最佳用量。2.3产品分析：重结晶：将粗产品按粗酯:95%乙醇：水:活性炭为1：0.6：4.0：0.06的比例混合，加热至粗酯溶解，趁热减压抽滤，将滤液冷却结晶，减压抽滤获得重结晶后晶体。（2）产品的检测产品熔点测定结果：尼泊金丁酯68.0〜70.0°C（文献值68.0〜71.0°C）,所合成的产品熔点与文献值相符合。3结果与讨论：结果检测：尼泊金丁酯68.0〜70.0C（文献值68.0〜71.0C）,所合成的产品熔点与文献值相符合。不同催化剂的影响：表不同催化剂的影响（30%用量）催化剂种类NKC-9型732型产量/g01.2产率013.3%由表一可知，用NKC-9几732型大孔树脂分别催化合成尼泊金丁酯，实验表明，用732型的产率明显高出NKC-9许多。因此该催化剂具有实际应用价值。催化剂用量的影响表二：催化剂用量的影响用量20%25%30%35%40%产量1.29g4.5g2.2g1.4g0.8g产率13.3%50.0%24.4%15.5%8.8%由表二催化剂的用量从反应总量的20%增加至25%时，产率明显增高并且在用量为25%达到最高，这是因为催化剂的用量与反应体系在一定范围内呈线性正相关，当用量超过25%时，产率反而下降所以催化剂用量为反应物总质量的25%为适宜。4•实验中问题：根据文献值，用732型催化产率在催化剂用量为总反应物的25%时可达到80.8%，本次实验最高产率仅为50%，故此实验理论产率较低。主要原因有：回流时间较过短；反应不完全，在回流结束时仍有部分尼泊金酸未反应完；反应温度控制不稳定，实验过程中一开始温度升高太快，在将近80°C时便开始回流，而且回流近半小时后温度突然升至九十多度甚至超过一百度；在实验中，由于略去了大孔树脂催化的预处理，导致其酸性不足，降低反应产率。4结果与讨论：在尼泊金丁酯催化合成实验中，以对羟基苯甲酸及正丁醇为原料，大孔树脂催化合成，反应条件温和，可操作性高，最高产率可达50%。大孔树脂催化合成尼泊金丁酯具有快速、节能、催化剂可循环利用、催化活性好和对环境友好等优点，符合当今绿色化学合成的潮流，以大孔树脂代替硫酸作为酯化反应的催化剂，可获得更好的社会效益和经济效益。参考文献：李玲珍.《对羟基苯甲酸丁酯合成方法的改进】J］》.化学通报，1989(2)：38-39李善吉.《强酸性树脂催化合成丙酸烯丙酯的工艺研究［J］》；日用化学工业；2004年06期刘平乐，王良芥，罗和安.《离子交换树脂非均相催化酯化合成丙烯酸丁酯》［A］湘潭大学化工学院邓斌章爱华徐安武.《尼泊金丁酯绿色合