本文旨在探讨如何运用微波辐射技术高效地合成对羟基苯甲酸苄酯,该方法具有绿色、高效的特点,为有机合成领域带来新的发展机遇。
背景:对羟基苯甲酸苄酯(简称POB),作为热敏染料显色剂和有机液晶的中间体,其化学性质稳定,不溶于水,着色性小,融点低,价格便宜,用它制成的热、压感复写纸具有使用方便,无污染,字迹清晰等优点,被广泛应用于医药、化妆品、仪器仪表记录纸等方面,因而具有广泛的开发和应用前景。
微波技术具有节能,环保等优点,其作为实现绿色化工的手段之一倍受人们的关注。
合成:
1. 方法一
采用微波辐射技术,以对羟基苯甲酸和苄醇为原料,硫酸氢钠或硫酸锆为催化剂,合成对羟基苯甲酸苄酯。最佳反应条件:微波辐射功率为464 W,辐射时间为4 min,醇酸摩尔比为5∶1,催化剂用量为0.2 g,酯化率分别为98.6%和97.5%。具体步骤如下:
在100 mL锥形瓶中,加入0.7 g对羟基苯甲酸、2.62 mL苄醇、0.2 g固体酸,摇匀后置于微波炉中心,将合适的玻璃球放到锥形瓶口上,每加热1 min将反应物取出取样测酯化率,如此操作至规定时间后,停止加热,冷却反应物,静置一段时间后,过滤除去催化剂。将反应物放入冰水浴中,静置,沉淀,抽虑,结晶,然后再用95%的乙醇重结晶。烘干得白色晶体,测其熔点为100~110 ℃。
2. 方法二
以对羟基苯甲酸和氯化苄为原料,二甲基亚砜(DMSO)为溶剂,微波辐射合成对羟基苯甲酸苄酯。优化条件下:n(对羟基苯甲酸)/n(氯化苄)为1:1.70,微波辐射功率400W,反应时间4min,对羟基苯甲酸苄酯酯化收率达97.5%。具体步骤如下:
将2.5g碳酸钠置于100ml单颈磨口烧瓶中,加入10ml蒸馏水,微热使之溶解,加入3.5g对羟基苯甲酸(0.025mol),摇匀后置于DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器中,空气浴控温为200°C左右,加热得钠盐溶液,继续加热使之蒸发到干。稍冷后加入22ml二甲基亚砜和5.5g氯化苄(0.04mol),装上回流冷凝管,置于微波炉中,调节微波炉的功率,反应完成后,将反应物趁热倒入到100g碎冰中,即有大量白色沉淀生成。加入饱合碳酸钠溶液调节PH=7-8,静置至沉淀完全,抽滤,滤饼用蒸馏水洗两次,抽干。将滤饼取出,加入200ml水加热至沸,冷却,抽滤。滤饼在80-90℃下烘干,得白色粉末状产物。
3. 方法三
采用微波辐射相转移催化技术,以四丁基溴化铵为相转移催化剂,先将对羟基苯甲酸与碳酸钾成盐,在无有机溶剂和无机载体的条件下与氯化苄直接酯化合成对羟基苯甲酸苄酯。实验结果表明,该方法具有操作简单、反应速率快、后处理方便、产率高等优点。在微波输出功率350W、辐射时间4min、n(对羟基苯甲酸)/n(氯化苄)=1/1.75、n四丁基溴化铵/n(对羟基苯甲酸)=0.024的优化条件下,产率可达98.2%。具体步骤如下:
将3.5 g碳酸钾置于100 ml烧杯中,加入约8.5 ml水,微热使之溶解。加入3.5 g对羟基苯甲酸,搅拌,缓慢加热,得钾盐溶液,将其放入微波炉中心,350 W加热2 min,使之蒸发至干,研细。加入0.2 g TBAB和5.1 ml氯化苄,将其放入微波炉中心,用表面皿盖住,350 W加热4 min。
将反应物趁热倒入约75 ml冰水中,即有大量白色沉淀生成,加入饱和碳酸氢钠溶液调节溶液的pH=7~8,静置,待沉淀完全,抽滤。将沉淀水洗两次,抽干。取出沉淀,放入烧杯,加入150 ml蒸馏水,加热至沸腾,冷却,抽滤,制得粗产物。将粗产物用95%乙醇重结晶,干燥,得到白色粉末状产物5.6 g,测得产物的熔点为110~111 ℃。
参考文献:
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