相转移催化是自上世纪70年代来发展的一种有机合成方法[8]。
有机合成反应中,常会遇到一些非均相反应,这类反应通常是两个不互溶的液相,其中一相(一般是水相)中含有盐,它起碱性或亲核试剂的作用,另一相是有机相,里面溶解有待与水相中盐反应的有机物,由于它们两相互不相溶,此时该反应发生的速度很慢、效果差。如果加入相转移催化剂(通常是季铵、季铵的卤化物或硫酸氢盐),由于其中的亲脂性阳离子在水相和有机相中的溶解度都比较好,所以当它和含盐的水相接触时,便与盐溶液中的阴离子发生离子交换,从而使得非均相反应较容易发生。
相转移催化技术,可以在很大程度上使一些在一般条件下反应速率很慢甚至不能正常进行的反应,明显的提高反应速率而使其顺利进行。
近年来,在农药、香料、医药中间体的合成中采用该反应手段改进了某些化合物合成的工艺条件,合成了许多新的化合物。大多数相转移催化反应不需要无水条件,有的反应甚至可以水为溶剂,反应速度快,反应条件温和,产品收率高[8-12]。
考虑到李丕高等的方法,在微波促进下,草酸二苄酯的反应收率率并不是很高,闫涛等的方法,收率虽很高,但大量使用有机溶剂,给回收处理带来困难。
现用四丁基溴化铵作为相转移催化剂,以水为溶剂,草酸钠、苄溴为原料合成草酸二苄酯,研究考察反应温度、反应时间、原料配比、催化剂用量等条件对合成反应的影响。
2 实验
2。1 主要化学仪器和试
原料:草酸钠,分析纯,启东申耀化学品有限公司;苄溴,化学纯,上海国药集团化学试剂有限公司;四丁基溴化铵,分析纯,上海青浦合成试剂厂。
仪器:日本日立L-7420高效液相色谱仪, 日本日立公司生产;VATAR-370FT型红外光谱仪, 美国尼高力公司生产。
2。2 合成方法
在装有温度计、回流冷凝管的100mL三口烧瓶中加入草酸钠(2。68g, 0。02 mol)和一定体积的水,加热使其溶解,再加入一定量的苄溴,四丁基溴化铵,一定温度下,反应6~10h。冷却,让其充分结晶后抽滤、用20 mL冰水分2次洗涤滤饼,干燥,称重,计算草酸二苄酯的反应收率。(理论产量5。4g)。
3 影响反应的因素与讨论来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-
3。1 溴化卞用量对反应收率的影响
表1 草酸钠与溴化苄的物质的量之比对产物收率的影响
序号 n(草酸钠):n(溴化苄) 产率/%
1 1。0 :2。0 55。8
2 1。0 :2。1 60。3
3 1。0 :2。2 66。2
4 1。0 :2。3 71。0
5 1。0 :2。4 68。5
在90℃下,催化剂四丁基溴化铵0。02g,草酸钠(2。68g, 0。02 mol)和去离子水(30 mL),反应时间为6h。苄溴的用量分别为:苄溴(6。84g, 0。040 mol),苄溴(7。18g, 0。042 mol),苄溴(7。52g, 0。044 mol),苄溴(7。86g, 0。046 mol),苄溴(8。21g, 0。048 mol),考察溴化苄用量对产物草酸二苄酯收率的影响,实验结果见表1。
由表1可知,产物收率随着溴化苄用量增加先增大后减小。当 n(草酸钠):( 溴化苄) = 1。0 :2。3时,产物的收率最高,继续增加溴化苄的用量,产物收率反而有所下降。这是由于溴化苄过量较多会增大减压蒸馏和重结晶的难度,在分离过程中过量的溴化苄带走了部分产物,增大了后处理过程中产物草酸二苄酯的损失。