專利名稱：一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，特別涉及一種微波協(xié)同I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽離子液體催化肉桂酸甲酯與正丁醇酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法。
背景技術(shù)：
肉桂酸酯是一類重要的合成香料，因具有水果或花香的特殊香味而被廣泛用于食用香精和日化香精的配料中，同時(shí)也是重要的有機(jī)合成原料。肉桂酸正丁酯是一種帶可可香氣的香酯，在工業(yè)上廣泛用于食用和日化香精的調(diào)配。目前肉桂酸酯的合成方法主要為傳統(tǒng)的強(qiáng)酸催化常規(guī)加熱酯化合成法，即由肉桂酸和醇發(fā)生酯化反應(yīng)制備得到，采用常規(guī)的加熱方式使該方法存在反應(yīng)時(shí)間長，副反應(yīng)多， 產(chǎn)率低和生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。同時(shí)，該合成方法的催化劑可以為硫酸、鹽酸等，但該類催化劑存在催化劑對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重及廢液的污染問題，同時(shí)使用濃硫酸時(shí)，當(dāng)其用量超過一定值以后常會(huì)使反應(yīng)物中的醇發(fā)生分子內(nèi)和分子間的脫水等副反應(yīng)，導(dǎo)致產(chǎn)物收率下降，顏色加深。而可分離的固體酸催化劑正在研究中，包括對甲苯磺酸、強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂、六水三氯化鐵和雜多酸等，陸豪杰(陸豪杰，對甲苯磺酸銅催化合成肉桂酸正丁酯的研究，化工中間體，2010年第 10期，36-39)采用對甲苯磺酸銅催化肉桂酸與正丁醇的酯化反應(yīng)，考察了醇酸摩爾比、反應(yīng)時(shí)間、催化劑用量等對反應(yīng)結(jié)果的影響，但該反應(yīng)過程存在設(shè)備復(fù)雜、反應(yīng)時(shí)間長及產(chǎn)物的分離純化操作復(fù)雜等不足。酯交換反應(yīng)是重要的有機(jī)合成反應(yīng)，廣泛應(yīng)用于藥物合成及有機(jī)化學(xué)等領(lǐng)域，也是合成酯類的重要方法。而微波輔助有機(jī)合成是近年來發(fā)展的新型綠色合成法，是目前國內(nèi)外有機(jī)合成的研究熱點(diǎn)，離子液體催化劑則是具有無腐蝕性、無毒、不易氧化、催化活性高、產(chǎn)品易分離等優(yōu)點(diǎn)的新型的環(huán)境友好型溶劑和液體催化劑，是可設(shè)計(jì)的綠色催化劑和溶劑。目前，尚無將微波控制與離子液體催化劑共同用于酯交換反應(yīng)過程的系統(tǒng)相關(guān)研究。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述現(xiàn)有肉桂酸酯合成技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，是一種微波協(xié)同I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽離子液體催化肉桂酸甲酯與正丁醇酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，包括以下操作步驟在微波反應(yīng)罐中加入肉桂酸甲酯、催化劑I- 丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；肉桂酸甲酯和正丁醇的摩爾比為I : 6 I : 16;對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照5 60min，微波功率設(shè)定為100 500W，微波輻照溫度設(shè)定為70 117°C， 微波輻照后經(jīng)分離得到肉桂酸正丁酯。
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為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽的用量為肉桂酸甲酯質(zhì)量的12 16%。所述I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽的用量優(yōu)選為肉桂酸甲酯質(zhì)量的16%。所述肉桂酸甲酯和正丁醇的摩爾比優(yōu)選為I : 8。所述微波輻照的時(shí)間優(yōu)選為45min。所述微波功率優(yōu)選為300W。所述微波輻照溫度優(yōu)選為80°C。本發(fā)明的原理是離子液體是指在室溫或近室溫下完全由陰、陽離子組成的液體，一般是由特定的、 體積相對較大的、結(jié)構(gòu)不對稱的有機(jī)陽離子和體積相對較小的有機(jī)或無機(jī)陰離子組成的一類有機(jī)鹽。離子液體是一種新型的環(huán)境友好型溶劑和液體催化劑，作為反應(yīng)介質(zhì)的離子液體自身具有獨(dú)特的性能，不僅可以催化有機(jī)反應(yīng)，而且在有機(jī)合成和分離純化中可取代有機(jī)溶劑，其作為溶劑具有蒸汽壓低及不易揮發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，作為催化劑同時(shí)擁有固體酸的不揮發(fā)性和液體酸的高密度反應(yīng)活性位點(diǎn)，具有無腐蝕性、無毒、不易氧化、液態(tài)范圍寬、溶解范圍廣、穩(wěn)定性好、催化活性高、產(chǎn)品易分離及可循環(huán)利用等一系列獨(dú)特性質(zhì)，已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)合成、分離工程和納米材料制備等領(lǐng)域。離子液體與傳統(tǒng)的溶劑和催化劑的區(qū)別主要在于其酸性和溶解性等可通過改變陰陽離子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，所以離子液體是可設(shè)計(jì)的綠色催化劑和溶劑，為解決傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)高污染、低產(chǎn)率和難分離等難題帶來希望?；诖耍景l(fā)明采用微波協(xié)同I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽離子液體催化肉桂酸甲酯與正丁醇的酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯，具有反應(yīng)時(shí)間短、能耗低、過程簡單、后處理容易、催化劑可循環(huán)利用和對環(huán)境友好的特點(diǎn)。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果目前離子液體作為催化劑合成有機(jī)物在酯交換反應(yīng)中少有嘗試，本發(fā)明利用微波-離子液體協(xié)同催化酯交換反應(yīng)，融合了離子液體與微波加熱技術(shù)兩者的優(yōu)點(diǎn)，該法在有機(jī)合成中具有如下優(yōu)良特性(I)離子液體是沸點(diǎn)較高而在室溫范圍內(nèi)呈液態(tài)的有機(jī)鹽，即使加熱到較高溫度， 在反應(yīng)體系的穩(wěn)定性仍然良好，使其應(yīng)用范圍廣，為促進(jìn)微波法在高溫液相化學(xué)合成領(lǐng)域的應(yīng)用提供了嶄新的思路。(2)在微波-離子液體協(xié)同催化肉桂酸甲酯的酯交換反應(yīng)中，I- 丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽離子液體的用量僅為肉桂酸甲酯質(zhì)量的12 16%,而且I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽既作為反應(yīng)的催化劑，同時(shí)可替代部分溶劑，降低了成本；作為有機(jī)鹽的離子液體其強(qiáng)極性提高了反應(yīng)體系的微波吸收效率，加快了反應(yīng)速率，可有效降低能耗。(3)易分離、純化和回收，由于產(chǎn)物酯類與離子液體極性相差懸殊，可以靜置自動(dòng)分層，也可以選擇適合的溶劑將產(chǎn)物萃取出來，粗產(chǎn)物經(jīng)過精制后可得目標(biāo)產(chǎn)品，反應(yīng)后的離子液體可用醚類等有機(jī)溶劑在室溫下洗滌干燥后再生。(4)操作簡便安全，反應(yīng)條件容易實(shí)現(xiàn)，合成過程中可以采用LC-MS等標(biāo)準(zhǔn)分析方法量化表征產(chǎn)物，跟蹤反應(yīng)過程及分析反應(yīng)機(jī)理，為研究酯交換反應(yīng)提供有效而準(zhǔn)確的途徑。此外，本發(fā)明采用微波協(xié)同I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽離子液體催化肉桂酸甲酯與正丁醇的酯交換反應(yīng)合成肉桂酸正丁酯的新工藝，具有加熱效率高，反應(yīng)時(shí)間較短、能耗低、過程簡單、后處理容易、催化劑可循環(huán)利用和對環(huán)境友好等特點(diǎn)，是一項(xiàng)符合可持續(xù)發(fā)展對環(huán)境友好的節(jié)能型綠色化學(xué)新方法，特別是在我國當(dāng)今面臨日益嚴(yán)峻的能源短缺的形勢下更具有較好的工業(yè)化前景。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。以下實(shí)施例所采用的材料為肉桂酸甲酯(上海雙香助劑廠，純度大于98% );肉桂酸正丁酯標(biāo)準(zhǔn)品(廣州偉香香料公司，純度大于98% ) ;1_ 丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽離子液體(上海成捷化學(xué)有限公司，純度大于99% );其他試劑均為分析純(廣州化學(xué)試劑廠)。以下實(shí)施例所采用的儀器為WF-4000常壓微波快速反應(yīng)系統(tǒng)(上海屹堯儀器分析有限公司);WAY_1型阿貝折光儀(上海光學(xué)儀器廠)，SHIMADZU-LC-MS-2010A型電噴霧質(zhì)譜儀(日本島津儀器公司)， Agilent 7890A-5975C GC-MS型氣-質(zhì)聯(lián)用色譜儀(美國惠普公司)。實(shí)施例I在WF-4000常壓微波快速反應(yīng)系統(tǒng)的微波反應(yīng)罐中(下同)加入
I.6219g (O. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I- 丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. 06mol 正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照30min，微波功率設(shè)定為200W， 微波輻照溫度設(shè)定為117°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為31. 75%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致(丁亮中，俞善信，文瑞明.聚氯乙烯三氯化鐵催化合成肉桂酸酯[J].山西大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，24(2) 133-135.下同)。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下 3062，3029，2959，2874，1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)(丁亮中，俞善信，文瑞明.聚氯乙烯三氯化鐵催化合成肉桂酸酯[J].山西大學(xué)學(xué)報(bào)， 2001,24(2) :133-135.下同)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+，m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例2在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. Imol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照30min，微波功率設(shè)定為300W，微波輻照溫度設(shè)定為117°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為 27. 55%。
對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+，m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例3在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g (即O. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 1946g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. 08mol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照45min，微波功率設(shè)定為300W，微波輻照溫度設(shè)定為80°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為
14.11%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例4在微波反應(yīng)罐中加入I. 6219g (O. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. Imol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照 60min，微波功率設(shè)定為200W，微波輻照溫度設(shè)定為117°C，微波輻照后分離得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為
15.63%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。
實(shí)施例5在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. 12mol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照45min，微波功率設(shè)定為300W，微波輻照溫度設(shè)定為117°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為 27. 68%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例6在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. Imol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照5min，微波功率設(shè)定為200W，微波輻照溫度設(shè)定為117°C，微波輻照后分離得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為
11.43%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下 3062，3029，2959，2874，1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜將產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下 (M = 204. 27) m/e 205 [M+H]+，m/e 237 [M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例7在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. Imol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照30min，微波功率設(shè)定為500W，微波輻照溫度設(shè)定為117°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為 19. 85%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。
2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與
文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例8在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. 16mol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照30min，微波功率設(shè)定為200W，微波輻照溫度設(shè)定為117°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為 18. 97%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例9在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. Imol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照30min，微波功率設(shè)定為200W，微波輻照溫度設(shè)定為80°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為 21. 56%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例10在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. Imol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照30min，微波功率設(shè)定為200W，微波輻照溫度設(shè)定為70°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為 17. 73%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例11在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. Imol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照30min，微波功率設(shè)定為100W，微波輻照溫度設(shè)定為117°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為
16.17%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例12在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. Imol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照45min，微波功率設(shè)定為300W，微波輻照溫度設(shè)定為117°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為 25. 38%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。
3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。實(shí)施例13在微波反應(yīng)罐中加入1.6219g(0. Olmol)肉桂酸甲酯和O. 2595g I-丁基_3_甲基咪唑硫酸氫鹽，再加入O. 08mol正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照45min，微波功率設(shè)定為300W，微波輻照溫度設(shè)定為80°C，微波輻照后得到淡黃色產(chǎn)物。運(yùn)用氣-質(zhì)聯(lián)用儀對進(jìn)行所得產(chǎn)物進(jìn)行定性和定量分析，計(jì)算肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率為 36. 07%。對所得產(chǎn)物進(jìn)行以下測定I、物理常數(shù)的測定產(chǎn)物經(jīng)純化后進(jìn)行折光率測定，其折光率為I. 5400 (350C )， 與標(biāo)準(zhǔn)品的測定數(shù)值一致；沸點(diǎn)為164 167°C (1333Pa)，與文獻(xiàn)值一致。2、紅外圖譜數(shù)據(jù)用KBr液膜法分別測定產(chǎn)物的紅外光譜，主要吸收峰(cnT1)如下:3062,3029,2959,2874,1713，1638，1578，1495，1310，1170，979，864，767，710 和 684，與文獻(xiàn)對照表明該產(chǎn)物是肉桂酸正丁酯。3、電噴霧質(zhì)譜產(chǎn)物溶于無水甲醇后做電噴霧質(zhì)譜，主要分子離子峰歸屬如下(M = 204.27) m/e 205 [M+H]+, m/e 237[M+CH30H+H]+，說明所得產(chǎn)物為目標(biāo)產(chǎn)物肉桂酸正丁酯。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，其特征在于包括以下操作步驟 在微波反應(yīng)罐中加入肉桂酸甲酯、催化劑I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和正丁醇，充分混勻，得到反應(yīng)原料；所述肉桂酸甲酯和正丁醇的摩爾比為I : 6 I : 16;對反應(yīng)原料進(jìn)行微波輻照5 60min，微波功率設(shè)定為100 500W，微波輻照溫度設(shè)定為70 117°C， 微波輻照后產(chǎn)物經(jīng)分離后得到肉桂酸正丁酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，其特征在于所述I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽的質(zhì)量為肉桂酸甲酯質(zhì)量的12 16%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，其特征在于所述I-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽的質(zhì)量為肉桂酸甲酯質(zhì)量的16%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，其特征在于所述肉桂酸甲酯和正丁醇的摩爾比為I : 8。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，其特征在于所述微波輻照的時(shí)間為45min。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，其特征在于所述微波功率設(shè)定為300W。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法，其特征在于所述微波輻照溫度設(shè)定為80°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于化學(xué)化工技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種催化酯交換反應(yīng)制備肉桂酸正丁酯的方法。該方法是將肉桂酸甲酯、1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽和正丁醇混合均勻后，微波輻照5～60min，微波功率為100～500W，溫度為70～117℃，微波輻照后經(jīng)分離得到肉桂酸正丁酯，肉桂酸甲酯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到36.07％。本發(fā)明采用微波協(xié)同1-丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽離子液體催化酯交換反應(yīng)合成肉桂酸正丁酯的新工藝，具有加熱效率高、應(yīng)時(shí)間較短、能耗低、過程簡單、后處理容易、催化劑可循環(huán)利用和對環(huán)境友好等特點(diǎn)，是符合可持續(xù)發(fā)展對環(huán)境友好的節(jié)能型綠色化學(xué)新方法，具有較好的工業(yè)化前景。
文檔編號C07C67/03GK102584587SQ201210026469
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月7日
發(fā)明者高虹, 黎彧 申請人:廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院