一种催化酯交换反应制备肉桂酸正戊酯的方法技术

本发明专利技术属于化学化工技术领域，公开一种催化酯交换反应制备肉桂酸正戊酯的方法。该方法为将肉桂酸甲酯、占肉桂酸甲酯质量14～16％的氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑及正戊醇混匀，得到反应原料，用100～500W微波进行辐照5～60min，温度设定为90～137℃，微波辐照后经分离得到肉桂酸正戊酯，肉桂酸甲酯的转化率可达到33.49％。本发明专利技术采用微波协同氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑离子液体催化酯交换反应合成肉桂酸正戊酯的新工艺，具有加热效率高、显著缩短反应时间、能耗低、高效、过程简单、后处理容易、催化剂可循环利用和对环境友好等特点，是符合可持续发展对环境友好的节能型绿色化学新方法，具有较好的工业化前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化学化工
，涉及，特别涉及一种微波协同氢氧化I-丁基-3-甲基咪唑离子液体催化肉桂酸甲酯与正戊醇酯交换反应制备肉桂酸正戊酯的方法。
技术介绍
肉桂酸酯是一类重要的合成香料，因具有水果或花香的特殊香味而被广泛用于食用香精和日化香精的配料中，同时也是重要的有机合成原料。肉桂酸正戊酯是一种带可可香气的香酯，在工业上广泛用于食用和日化香精的调配。目前肉桂酸酯的合成方法主要为传统的强酸催化常规加热酯化合成法，即由肉桂酸和醇发生酯化反应制备得到，采用常规的加热方式使该方法存在反应时间长，副反应多， 产率低和生产成本高等缺点。同时，该合成方法的催化剂可以为硫酸、盐酸等，但该类催化剂存在催化剂对设备腐蚀严重及废液的污染问题，同时使用浓硫酸时，当其用量超过一定值以后常会使反应物中的醇发生分子内和分子间的脱水等副反应，导致产物收率下降，颜色加深。而可分离的固体酸催化剂正在研究中，包括对甲苯磺酸、强酸性阳离子交换树脂、六水三氯化铁和杂多酸等，杨水金等(杨水金，余协卿，梁永光，TiSiff12 040/Ti02催化合成肉桂酸正戊酯，化工科技， 2002，10 (I) 8-10)采用以固载杂多酸盐TiSiW12CVTiO2为多相催化剂催化肉桂酸与正戊醇的酯化反应，考察了醇酸摩尔比、反应时间、反应温度、催化剂用量等对反应结果的影响， 但该反应过程存在设备复杂、反应时间长及产物的分离纯化操作复杂等不足。酯交换反应是重要的有机合成反应，广泛应用于药物合成及有机化学等领域，也是合成酯类的重要方法。而微波辅助有机合成是近年来发展的新型绿色合成法，是目前国内外有机合成的研究热点，离子液体催化剂则是具有无腐蚀性、无毒、不易氧化、催化活性高、产品易分离等优点的新型的环境友好型溶剂和液体催化剂，是可设计的绿色催化剂和溶剂。目前，尚无将微波控制与离子液体催化剂共同用于酯交换反应过程的系统相关研究。
技术实现思路
为了解决上述现有肉桂酸酯合成技术中存在的不足之处，本专利技术的首要目的在于提供，是一种微波协同氢氧化I-丁基-3-甲基咪唑离子液体催化肉桂酸甲酯与正戊醇酯交换反应制备肉桂酸正戊酯的方法。本专利技术的目的通过下述技术方案实现，包括以下操作步骤在微波反应罐中加入肉桂酸甲酯、催化剂氢氧化I- 丁基-3-甲基咪唑和正戊醇， 充分混匀，得到反应原料；所述肉桂酸甲酯和正戊醇的摩尔比为I : 6 I : 12;对反应原料进行微波辐照5 60min，微波功率设定为100 500W，微波辐照温度设定为90 137°C， 微波辐照后经分离得到肉桂酸正戊酯。为了更好地实现本专利技术，所述氢氧化I-丁基-3-甲基咪唑用量为肉桂酸甲酯质量的14 16% ;所述氢氧化I-丁基-3-甲基咪唑用量优选为肉桂酸甲酯质量的16%。所述肉桂酸甲酯和正戊醇的摩尔比优选为I : 10。所述微波辐照的时间优选为30min。所述微波功率优选为300W。所述微波辐照温度优选为100°C。本专利技术的原理是离子液体是指在室温或近室温下完全由阴、阳离子组成的液体，一般是由特定的、 体积相对较大的、结构不对称的有机阳离子和体积相对较小的有机或无机阴离子组成的一类有机盐。离子液体是一种新型的环境友好型溶剂和液体催化剂，作为反应介质的离子液体自身具有独特的性能，不仅可以催化有机反应，而且在有机合成和分离纯化中可取代有机溶剂，其作为溶剂具有蒸汽压低及不易挥发等优点，作为催化剂同时拥有固体酸的不挥发性和液体酸的高密度反应活性位点，具有无腐蚀性、无毒、不易氧化、液态范围宽、溶解范围广、稳定性好、催化活性高、产品易分离及可循环利用等一系列独特性质，已被广泛应用于化学合成、分离工程和纳米材料制备等领域。离子液体与传统的溶剂和催化剂的区别主要在于其酸性和溶解性等可通过改变阴阳离子的结构进行调节，所以离子液体是可设计的绿色催化剂和溶剂，为解决传统化学反应高污染、低产率和难分离等难题带来希望。基于此，本专利技术采用微波协同氢氧化I-丁基-3-甲基咪唑离子液体催化肉桂酸甲酯与正戊醇的酯交换反应制备肉桂酸正戊酯，具有反应时间短、能耗低、过程简单、后处理容易、催化剂可循环利用和对环境友好的特点。本专利技术和现有技术相比，具有如下优点和有益效果目前离子液体作为催化剂合成有机物在酯交换反应中少有尝试，本专利技术利用微波-离子液体协同催化酯交换反应，融合了离子液体与微波加热技术两者的优点，该法在有机合成中具有如下优良特性(I)离子液体是沸点较高而在室温范围内呈液态的有机盐，即使加热到较高温度， 在反应体系的稳定性仍然良好，使其应用范围广，为促进微波法在高温液相化学合成领域的应用提供了崭新的思路。(2)在微波-离子液体协同催化肉桂酸甲酯的酯交换反应中，氢氧化I-丁基-3-甲基咪唑离子液体的用量仅为肉桂酸甲酯质量的14 16%，而且氢氧化I-丁基-3-甲基咪唑既作为反应的催化剂，同时可替代部分溶剂，降低了成本；作为有机盐的离子液体其强极性提高了反应体系的微波吸收效率，加快了反应速率，可有效降低能耗。(3)易分离、纯化和回收，由于产物酯类与离子液体极性相差悬殊，可以静置自动分层，也可以选择适合的溶剂将产物萃取出来，粗产物经过精制后可得目标产品，反应后的离子液体可用醚类等有机溶剂在室温下洗涤干燥后再生。(4)操作简便安全，反应条件容易实现，合成过程中可以采用LC-MS等标准分析方法量化表征产物，跟踪反应过程及分析反应机理，为研究酯交换反应提供有效而准确的途径。此外，本专利技术采用微波协同氢氧化I-丁基-3-甲基咪唑离子液体催化肉桂酸甲酯与正戊醇的酯交换反应合成肉桂酸正丁酯的新工艺，具有加热效率高，反应时间较短、能耗低、过程简单、后处理容易、催化剂可循环利用和对环境友好等特点，是一项符合可持续发展对环境友好的节能型绿色化学新方法，特别是在我国当今面临日益严峻的能源短缺的形势下更具有较好的工业化前景。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。以下实施例所采用的材料为肉桂酸甲酯(上海双香助剂厂，纯度大于98% );肉桂酸正戊酯标准品(广州伟香香料公司，纯度大于98% );氢氧化I- 丁基-3-甲基咪唑离子液体(上海成捷化学有限公司，纯度大于99%);其他试剂均为分析纯(广州化学试剂厂)。以下实施例所采用的仪器为WF-4000常压微波快速反应系统(上海屹尧仪器分析有限公司);WAY_1型阿贝折光仪(上海光学仪器厂)，SHIMADZU-LC-MS-2010A型电喷雾质谱仪(日本岛津仪器公司)， Agilent 7890A-5975C GC-MS型气-质联用色谱仪(美国惠普公司)。实施例I在WF-4000常压微波快速反应系统的微波反应罐中(下同)加入I.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和0. 2595g氢氧化I- 丁基_3_甲基咪唑，再加入0. Imol正戊醇，充分混匀，得到反应原料；对反应原料进行微波辐照30min，微波功率设定为200W，微波辐照温度设定为137°C，微波辐照后得到无色产物。运用气-质联用仪对进行所得产物进行定性和定量分析，计算肉桂酸甲酯的转化率为31. 63%。对所得产物进行以下测定I、物理常数的测定产物经纯化后进行折光率测定，其折光率为I. 5383 (300C )， 与肉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黎彧，
申请(专利权)人：广东轻工职业技术学院，
类型：发明
国别省市：