水杨酸甲酯的合成新工艺

2017-09-12补朝阳

化学研究 2017年4期

关键词：醇酸水剂水杨酸

补朝阳

(新乡学院化学化工学院，河南新乡 453000)

水杨酸甲酯的合成新工艺

补朝阳*

(新乡学院化学化工学院，河南新乡 453000)

固体超强酸；催化合成；水杨酸甲酯

水杨酸甲酯，又被称为邻羟基苯甲酸甲酯，因为具有与冬青油类似的香味，因此也叫冬青油，为无色至浅黄色液体，可作为有机溶剂与中间体. 天然的水杨酸甲酯是在甜桦树中发现的，可用在医药中. 由于其市场需求量非常大，人工合成它就显得尤为重要[1]. 随着研究的不断深入，人们发现水杨酸甲酯具有广泛的应用，如在医学中可用于牙齿的防腐、镇痛和消炎；在制药领域中，可进一步合成乙酰水杨酸；还可用于化妆品等的生产[2]，一些香料如晚香玉、金合欢等日常生活中的香精以及草莓、葡萄等日常食用的香精的主要成分也是水杨酸甲酯[3].

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

甲醇、水杨酸、碳酸氢钠、环己烷、氧氯化锆均为市售分析纯试剂，电子分析天平、电热恒温鼓风干燥箱、马弗炉、WYA阿贝折射仪.

1.2 实验方法

1.2.1 催化剂的制备

1.2.2 水杨酸甲酯合成实验

1.2.3 产品分析

根据上面的实验方法所制得的水杨酸甲酯是一种易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂，略溶于水的无色透明液体；用阿贝折射仪测得样品折光率为1.536 8，符合文献要求(文献值为1.536 9[2]).

2 结果与讨论

2.1 反应时间对酯化率的影响

从表1可以看出，反应时间对酯化率的影响有比较大的波动；在1～2 h之间，可能由于反应时间过短造成反应不完全，使得反应随着反应时间的增加，酯化率也在缓慢的升高；但反应超过2.0 h后，随着时间的增加，酯化率反而开始降低，分析其原因，主要是因为酯化反应是一个可逆反应，随着反应时间的增加，反应达到平衡状态，再增加反应时间并不会增加产物的量，而且可能导致副反应的增加，反应收率下降. 所以在此反应条件下，最适宜反应时间为2.0 h.

表1 反应时间对产率的影响

2.2 催化剂用量对酯化率的影响

表2 催化剂用量对产率的影响

从表2可以看出，催化剂用量小于1.0 g时，酯化率随着催化剂的用量增加而增高；催化剂用量过少时，因为催化剂浓度不高，催化剂的活性比较低，酯化率也比较低；但是，当催化剂用量超过1.0 g时，酯化率反而降低，其原因主要是催化剂的量过高，催化剂对底物与产物的吸附量都会增加，同时催化剂用量的增加，也会使反应体系的酸性增强，导致逆反应的加快，使反应平衡状态发生改变，所以合适的催化剂用量对此平衡反应是很重要的. 所以在此反应条件下，催化剂最适宜的最佳用量为1.0 g.

2.3 带水剂用量对酯化率的影响

表3 带水剂用量对产率的影响

从表3可以看出，随着带水剂用量的增加，生成的水杨酸甲酯的量也不断增加，当带水剂环己烷用量为12 mL时，酯化率达到最大，效果是最好的. 当带水剂的用量过少时，反应体系中的水不能很好地与反应体系分离，不利于正反应的进行；而当带水剂的用量过大时，则会使底物浓度变小，也会改变反应的平衡状态，同时会使反应的速率降低，因此需要更长的反应时间. 所以，该实验中带水剂环己烷的最适宜用量应为12 mL.

2.4 反应物的物质的量之比对酯化率的影响

表4 反应物物质的量之比对产率的影响

从表4可以看出，如果要使该反应向正方向进行，可通过增加其中一种反应物的量来实现，无水甲醇在该反应中既是反应物又是反应溶剂，增加醇酸的物质的量之比可以使反应向生成水杨酸甲酯的方向移动；当醇酸的物质的量之比为4∶1时，酯化率达到最高；但是当无水甲醇的量过多时，水杨酸的浓度太小，反而会大大降低反应速率，使酯化率有所降低；所以在此反应条件下，最适宜的醇酸比为4∶1.

3 结论

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