2-呋喃基-4，4，6-三甲基-1，3-二噁烷的合成

朱华静，李宏宇，陈则立，王艳国

（天津职业大学生物与环境工程学院，天津300410）

2-呋喃基-4，4，6-三甲基-1，3-二噁烷的合成

朱华静，李宏宇，陈则立，王艳国

（天津职业大学生物与环境工程学院，天津300410）

以MnSO4·H2O为催化剂，呋喃甲醛与2-甲基-2，4-戊二醇为反应物合成了题示化合物。考查了催化剂用量，反应物的物质的量及反应时间对产物产率的影响。产物的结构由FTIR，1H-NMR和13C-NMR给予确认。

硫酸锰；糠醛；2-甲基-2，4-戊二醇；催化合成

糠醛（呋喃甲醛）是一种来源丰富，价廉且重要的有机化工原料。已在医药、农药、有机合成等领域得到广泛的应用。特别是合成含有呋喃环及呋喃衍生物的香精香料领域。因其各种产品的不同香味特征，而使其在日化工业、烟草工业、饮食业等[1～3]得到了日益广泛的应用。本文对糠醛与二元醇的环缩醛作了全面的考查，合成了标示化合物。目前，尚未见有关报道。

1 实验部分

1.1 主要原料及试剂

糠醛（AR）：天津市福晨化学试剂厂；2-甲基-2，4-戊二醇（日本进口分装）：东京化成工业株式会社；一水合硫酸锰（MnSO4·H2O，AR）：北京化学试剂厂；环己烷（AR）：天津化学试剂厂。

1.2 仪器设备

阿贝折射仪：新天FOTO-WAY；红外光谱仪：FTIR MAGNA-560美国Nicolet；核磁共振仪：UNITY plus-400美国Varian；元素分析仪：Elementar德国VarioEL。

1.3 合成

1.3.1 反应原理（见反应式）

得到该产物的不饱和度为4；

利用FTIR（cm-1，液膜法）测得的该产品的特征吸收频率为2 975.47 cm-1，2 936.02 cm-1，2 913.03 cm-1，2 870.79 cm-1，1 380.41 cm-1，1 371.30 cm-1，1 211.96～1 155.12 cm-1，1 071.30～1 015.80 cm-1，906.76 cm-1，895. 23 cm-1；分析所对应的官能团分别是：烷（—CH3），烷（—CH2—），烷（—CH—），烷（—CH3），偕二甲基，C—O—C，C—O—C，杂芳环等芳环。

利用核磁共振仪测得的氢谱与碳谱分析结果如下：

综上所述，由本法合成所得的化合物的分子由

1.3.2 实验

本文选择一水合硫酸锰为催化剂，环己烷为带水剂（回收套用）。将一定量的2-甲基-2，4-戊二醇和精制糠醛加入带有搅拌器、分水器的反应装置中，一次加入催化剂和带水剂。加热、搅拌至回流液中无水分产生时，停止反应。过滤出硫酸锰，将溶液移至蒸馏装置中。常压条件下回收环己烷，再减压蒸馏回收98～101℃/800 Pa的馏分。纯品为无色透明，清甜样香气油状液体。

1.3.3 对该产物的结构进行分析

利用阿贝折射仪测得该产物的折射率为：n20D= 1.476 8；

利用毛细管法测得其沸程为：235～237℃；

使用德国Vario EL的Elementar进行元素分析，测得（%）：C 67.18，H 8.07，如果假设该产物的化学式为C11H16O3，则可得到计算值（%）为：C 67.32，H 8.22，因此可认为假设成立；

由产物的分子式C11H16O3，计算其不饱和度：一个五元杂环与一个六元环构成。

2 合成结果与讨论

本合成选择环己烷为带水剂，在此条件下，依次对催化剂用量，反应物的物质的量及反应时间对产物产率之间的关系进行了研究。

2.1 催化剂用量与产物收率的关系

经一系列研究，本文确定以一水合硫酸锰为催化剂，并考查了糠醛与2-甲基-2，4-戊二醇的物质的量为1∶1.2，反应时间为90 min时，该催化剂的加入量与产物产率的关系，其结果见表1。

表1 催化剂加入量与产物收率的关系

由上表数据可知，MnSO4·H2O的加入量为0.7 g时，产物的收率最高。随着催化剂加入量的增加，产物的产率略有降低。经分析，主要原因可能与糠醛的树脂化程度加重有关。

2.2 反应物的不同物质的量比与产物收率的关系

在确定催化剂最佳用量，反应时间为90min的条件下，考查了反应物的不同物质的量比对产物收率的影响，其结果见表2。

表2 反应物的物质的量与产物产率的关系

由表2可知，随着糠醛与2-甲基-2，4-戊二醇摩尔比的增加，合成产物的收率在达到84.6%后逐渐减少，由此可得糠醛与2-甲基-2，4-戊二醇最佳物质的量比为1∶1.25。

2.3 反应时间与产物收率的关系

在MnSO4·H2O的加入量为0.7g，且n糠醛∶n2-甲基-2，4-戊二醇为1∶1.25时，考查了反应时间对产物收率的影响，实验数据如表3所示。

表3 反应时间与产物产率的关系

由实验结果可知，在MnSO4·H2O的加入量为0.7g，n糠醛∶n2-甲基-2，4-戊二醇为1∶1.25时，反应时间为90 min时所得产物的收率最高。

3 结论

以糠醛与2-甲基-2，4-戊二醇为反应物，在硫酸锰存在的条件下进行环缩合反应。研究表明，所选催化剂具有较高的催化活性，并且易于过滤分离，经简单处理还可再利用。该合成的最佳反应条件为：MnSO4·H2O的加入量为0.7 g，n糠醛∶n2-甲基-2，4-戊二醇为1∶1.25，反应时间为90 min，且本反应过程无三废，符合绿色环保的要求。

［1］刘秀娟.糠醛在香料合成中的应用[J].江西化工,2000,(4)：34-37.

［2］刘秀娟,孙凌峰,叶文峰,陈新.糠醛的碱性缩合反应及其在香料合成中的应用[J].江西教育学院学报（自然科学）,2000,21(6)：36-39.

［3］许招会,熊斌,廖维林,王生.H3PW12O40/SiO2催化合成糠醛乙二醇缩醛的研究[J].日用化学工业,2006,36(3)：202-204.

Synthesis of 2-furyl-4,4,6-trimethyl-1,3-dioxane

ZHU Hua-jing,LI Hong-yu,CHEN Ze-li,WANG Yan-guo
(School of Biological and Environmental Engineering of Tianjin Vocational Institute,Tianjin 300410,China)

By used MnSO4·H2O as catalyst,furfual and 2-methlpentance-2,4-diol were used as reaction materials,synthesized title compound.Inspectted yield of product with amount of catalyst quantity,reactants molar rate,reaction time.The structure of product are identified by FTIR,1H-NMR and13C-NMR spectroscopy.

manganese sulfate;furfual;2-Methlpentance-2,4-diol;catalyst synthesis

10.3969/j.issn.1008-1267.2011.03.007

TQ251.1

A

1008-1267（2011）03-0024-03

2011-01-10