尼泊金丙酯的合成

尼泊金丙酯的合成實驗報告摘要：對羥基苯甲酸丙酯又稱尼泊金丙酯，是目前世界上用途最廣、用量最大、應(yīng)用頻率最高的一系列防腐劑，具有高效、低毒、廣譜、易配伍等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于日化、醫(yī)藥、食品、飼料及各種工業(yè)防腐方面，也是有機(jī)合成中間體關(guān)鍵詞：尼泊金丙酯、尼泊金酸、正丙醇、大孔樹脂、催化合成前言：尼泊金丙酯是國際上公認(rèn)的廣譜性高效食品防腐劑，美國、歐洲、日本、加拿大、韓國、俄羅斯等國都允許尼泊金酯在食品中應(yīng)用。被廣泛應(yīng)用于醬油、醋等調(diào)味品、腌制品、烘焙食品、醬制品、飲料、黃酒以及果蔬保鮮等領(lǐng)域。我國GB2760中規(guī)定尼泊金乙酯、尼泊金丙酯以及尼泊金甲酯鈉、尼泊金乙酯鈉、尼泊金丙酯鈉鹽可以作為食品防腐劑。尼泊金丙酯亦稱對羥基苯甲酸丙酯，由于它具有酚羥基結(jié)構(gòu)，所以抗細(xì)菌性能比苯甲酸、山梨酸都強(qiáng)。對羥基苯甲酸與正丙醇在催化劑作用下可生成對羥基苯甲酸丙酯：CHO+CHCHCHOHCHO+H2O763 3 2 2 10 12 3 2實驗中對羥基苯甲酸用量為0.05ml,醇過量3倍，理論產(chǎn)量為9g。根據(jù)不同催化劑，產(chǎn)率也有所不同，本實驗分別用NKC-9和732型大孔樹脂進(jìn)行催化合成尼泊金丙酯，從中篩選出最佳的催化劑。儀器與試劑藥品試劑：尼泊金酸、正丙醇、飽和氯化鈉溶液、95%乙醇、10%的碳酸鈉、大孔樹脂，環(huán)己烷、沸石、活性炭。儀器：顯微熔點測定儀（含載片）；真空抽濾機(jī)；磁力攪拌電熱套（包括磁粒）；天平；分水回流裝置（包括三口燒瓶1個，分水器一個，球形冷凝管一個，橡膠塞一個，帶塞溫度計一個，橡膠管若干）；蒸餾裝置（包括100ml圓底燒瓶2個，蒸餾頭1個，帶塞溫度計1個，直形冷凝管1個，接引管1個，橡膠管若干）；減壓抽濾裝置（布氏漏斗1個，吸濾瓶1個，濾紙若干，表面皿1個，吸耳球1個）；酸度計；100ml容量瓶1個，燒杯2個，玻璃棒1根，蒸發(fā)皿1個。實驗步驟：1?催化劑的選擇：分別用NKC-9和732型大孔樹脂在以下條件催化合成尼泊金丙酯：

在lOOmL圓底燒瓶中加入對羥基苯甲酸用量6.9g（0.05mol）,11.2ml（0.15mol）正丙醇，4.8g（用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的30%）大孔樹脂，5ml環(huán)己烷（帶水劑）和沸石充分混勻，磁力攪拌，加熱分水回流三個小時（分水器中不再生成水）。冷卻燒瓶、靜置，將反應(yīng)液用傾析法轉(zhuǎn)移至蒸餾瓶，蒸餾分離未反應(yīng)的正丙醇以及環(huán)己烷，固體催化劑留于瓶底待重復(fù)利用。將蒸餾余液傾入蒸餾水中，用10%的碳酸鈉溶液調(diào)pH至7-8，先攪拌后靜置，待固體產(chǎn)物全部析出，經(jīng)抽濾，洗滌，烘干至恒重，得白色晶體狀固體產(chǎn)品，稱重，計算出尼泊金丙酯的產(chǎn)率。比較兩種催化劑的效率，選擇最佳催化劑。2?催化劑用量對產(chǎn)率的影響：在lOOmL圓底燒瓶中加入對羥基苯甲酸用量6.9g（0.05mol），11.2g（0.15mol）正丙醇和大孔樹脂（用量分別為3.2g、4.0g、4.8g、5.6g和6.4g）充分混勻分別加熱回流3小時。冷卻燒瓶、靜置，將反應(yīng)液用傾析法轉(zhuǎn)移至蒸餾瓶，減壓蒸餾分離未反應(yīng)的正丙醇可循環(huán)使用，固體催化劑留于瓶底待重復(fù)利用。將蒸餾余液傾入蒸餾水中，用10%的碳酸鈉溶液調(diào)pH至7-8，先攪拌后靜置，待固體產(chǎn)物全部析出，經(jīng)抽濾，洗滌，烘干至恒重，得白色晶體狀固體產(chǎn)品，稱重，計算出尼泊金丙酯的產(chǎn)率。找出催化劑最佳用量。3?產(chǎn)品分析：（1） 重結(jié)晶：將粗產(chǎn)品按粗酯：95%乙醇：水：活性炭為1：0.6：4.0：0.06的比例混合，加熱至粗酯溶解，趁熱減壓抽濾，將濾液冷卻結(jié)晶，減壓抽濾獲得重結(jié)晶后晶體。（2） 熔點測定：將電源線和傳感器按要求連接好。將兩片載玻片洗凈曬干后，取幾顆重結(jié)晶后樣品放在一載玻片上，用另一載玻片蓋上，輕輕壓實，然后將其放置于加熱臺上，蓋上隔熱玻璃。調(diào)節(jié)顯微鏡，使其焦點對準(zhǔn)樣品。打開電源開關(guān)，測定待測樣品的熔點，讓升溫由快一漸慢一平緩。觀察待測樣品的熔化過程。當(dāng)晶體棱角開始變圓并有液體產(chǎn)生時為初熔，完全液化為全熔，記錄初熔點和全熔點。如需重復(fù)測試，需使溫度降至熔點值以下40°C。4.實驗裝置圖：分水回流裝置結(jié)果與討論:

1?結(jié)果檢測：按本實驗方法合成出的尼泊金丙酯為白色晶體，熔程為94-98。實驗中將粗產(chǎn)品重結(jié)晶之后測量熔點，其熔程為95-100°C，符合此產(chǎn)品熔程標(biāo)準(zhǔn)。2?不同催化劑的影響：表不同催化劑的影響（30%用量）催化劑種類NKC-9型732型產(chǎn)量/g6.32.8產(chǎn)率70%31.1%由表一可知，用NKC-9幾732型大孔樹脂分別催化合成尼泊金丙酯，實驗表明，用NKC-9的產(chǎn)率明顯高出732型許多，而且是超出一倍之多。用硫酸做催化劑時，實驗產(chǎn)率僅能達(dá)到30%-40%,而用NKC-9在30%催化時產(chǎn)率可達(dá)70%,因此該催化劑具有實際應(yīng)用價值可取代硫酸或固體超強(qiáng)酸催化合成酯類。3?催化劑用量的影響表二：催化劑用量的影響用量20%25%30%35%40%產(chǎn)量1.64.46.35.51.6產(chǎn)率17.7%48.9%70%61.1%17.7%圖一:

80.00%催化劑用量的影響70.00%60.00%50.00%40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%用量80.00%催化劑用量的影響70.00%60.00%50.00%40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%用量由表二及圖一可知，催化劑的用量從反應(yīng)總量的20%增加至25%時，產(chǎn)率明顯增高，這是因為催化劑的用量與反應(yīng)體系在一定范圍內(nèi)呈線性正相關(guān)，當(dāng)從25%增至30%時，產(chǎn)率增加趨于平緩，并且在用量為30%時產(chǎn)率達(dá)到最高，當(dāng)用量超過30%時，產(chǎn)率反而下降所以催化劑用量為反應(yīng)物總質(zhì)量的30%為適宜。4?實驗中問題：根據(jù)文獻(xiàn)值，用NKC-9催化產(chǎn)率在催化劑用量為總反應(yīng)物的30%時可達(dá)96%，而本實驗最高產(chǎn)率僅為70%，故此實驗理論產(chǎn)率較低。主要原因有：回流時間較短；反應(yīng)不完全，在回流結(jié)束時仍有部分尼泊金酸未反應(yīng)完；反應(yīng)溫度控制不穩(wěn)定，實驗過程中一開始溫度升高太快，在將近80°C時便開始回流，而且回流近半小時后溫度突然升至九十多度甚至超過一百度；在實驗中，由于略去了大孔樹脂催化的預(yù)處理，導(dǎo)致其酸性不足，降低反應(yīng)產(chǎn)率。結(jié)論：在尼泊金丙酯催化合成實驗中，以對羥基苯甲酸及正丙醇為原料，大孔樹脂催化合成，反應(yīng)條件溫和，可操作性高，最高產(chǎn)率可達(dá)70%。大孔樹脂催化合成尼泊金丙酯具有快速、節(jié)能、催化劑可循環(huán)利用、催化活性好和對環(huán)境友好等優(yōu)點，符合當(dāng)今綠色化學(xué)合成的潮流，可望在工業(yè)領(lǐng)域推廣。參考文獻(xiàn)：劉平樂，王良芥，羅和安《離子交換樹脂非均相催化酯化合成丙烯酸丁酯》［A］湘潭大學(xué)化工學(xué)院鄧斌，章愛華，