对甲基苯磺酸催化合成阿魏酸单甘油酯的工艺研究

对甲基苯磺酸催化合成阿魏酸单甘油酯的工艺研究

青霉素是植物中常见的酚酸。这是米诺基亚米酸活性物质中的主要成分，具有良好的抗癌活性。1材料和方法1.1原料和试剂阿魏酸(纯度>99%);甘油、对甲基苯磺酸、95%乙醇、丙酮、醋酸铵:分析纯;甲醇:色谱纯。1.2阿魏酸溶液合成工艺优化准确称取0.5g阿魏酸置于25mL锥形瓶中,加入定量的甘油,准确称取一定量对甲基苯磺酸,溶于一定体积的丙酮中,取一定量对甲基苯磺酸溶液加入上述锥形瓶,封口,置于恒温振荡水浴中,转速130~140r/min,在设定温度下,反应一段时间。反应完毕,用95%乙醇定容至50mL,取2.5mL置于25mL容量瓶,用95%乙醇定容,采用液相色谱对反应物中单酯含量进行定量分析。采用单因素实验,考察温度、时间、催化剂加量、醇酸摩尔比对单酯含量的影响。采用正交实验,优化合成工艺,考察各因素对单酯含量和阿魏酸转化率的影响。因素水平设计见表1。1.3谱仪及色谱条件样品用95%乙醇定容,用高效液相色谱仪进行分析,采用归一化法进行定量。色谱条件:色谱仪,Waters2996;色谱柱,SunfireC2结果与讨论2.1温度对单酯含量的影响准确称取5份0.5g阿魏酸置于5个25mL锥形瓶中,分别加入5.00mL甘油,另准确称取6.4g对甲基苯磺酸溶于40mL丙酮,分别取5mL加入5个锥形瓶中,在65℃、70℃、75℃、80℃、85℃下维持10h,考察温度对单酯含量的影响,结果如图1所示。由图1可知,在65~80℃范围内单酯含量随着温度升高迅速增大,而在温度超过80℃后,单酯含量基本不随温度升高而变化,因此反应温度选择80℃。2.2时间对单酯含量的影响准确称取5份0.5g阿魏酸置于5个25mL锥形瓶中,分别加入5.00mL甘油,另准确称取6.4g对甲基苯磺酸溶于40mL丙酮,分别取5mL加入5个锥形瓶中,置于75℃恒温振荡水浴中分别保持4h、6h、8h、10h、12h,考察时间对单酯含量的影响,实验结果如图2所示。由图2可知,在4~10h范围内,单酯含量随时间的延长增大较快,10h以后单酯含量随时间的延长变化较小,因此反应时间选择10h。2.3催化剂用量对单酯含量的影响准确称取5份0.5g阿魏酸分别置于5个25mL锥形瓶中,分别加入5.00mL甘油,另分别称取对甲基苯磺酸0.4g、0.8g、1.2g、1.6g、2.0g溶于10mL丙酮,并分别取5mL加入5个锥形瓶,使对甲基苯磺酸的质量分别占反应物总质量的2%、4%、6%、8%、10%,置于75℃恒温振荡水浴中维持10h,考察催化剂加量对单酯含量的影响,实验结果如图3所示。由图3可知,催化剂加量小于8%时,单酯含量随着催化剂加量的增大而迅速增大,当催化剂加量超过8%时,单酯含量基本维持不变,因此催化剂加量选择反应体系总质量的8%。2.4醇酸摩尔比对单酯含量的影响准确称取5份0.5g阿魏酸分别置于5个25mL锥形瓶中,分别加入2.5mL、3.75mL、5mL、6.25mL、7.5mL甘油,使醇酸摩尔比分别为10、15、20、25、30,加入一定量的对甲基苯磺酸丙酮溶液,使催化剂加量为反应体系总质量的8%,置于75℃恒温振荡水浴中维持10h,考察醇酸摩尔比对单酯含量的影响,实验结果如图4所示。由图4可知,醇酸摩尔比小于25时,单酯含量随着催化剂加量的增大而迅速增大,当醇酸摩尔比大于25后,单酯含量随醇酸比的增大变化缓慢,因此醇酸摩尔比选择25。2.5工艺条件的确定在正交实验中,以单酯含量为主要考察指标,同时也考虑了阿魏酸的转化情况,实验结果见表2。以单酯含量为研究指标的水平直观趋势图与以阿魏酸转化率为研究指标的水平直观趋势图见图5。由图5可知,阿魏酸的转化率随反应条件的变化趋势与单酯含量随反应条件的变化趋势大致相同,温度对单酯含量的影响最大,其次为醇酸摩尔比、催化剂加量,时间的影响最小。催化剂加量为8%,反应时间为10h单酯含量与阿魏酸的转化率都比较高,所以选择催化剂加量为8%、反应时间为10h为最佳条件。由图5中以单酯含量为研究指标的水平直观趋势图可知,虽然单酯含量随着醇酸摩尔比的增大一直呈增大趋势,但增大的趋势越来越慢,而且考虑到经济性以及下一步分离的问题,选择醇酸摩尔比30为最佳条件。温度为85℃时,指标值比80℃有少许增大,但考虑到温度升高,副反应增加,指标值增加较小,因此选择80℃为最佳条件。综上所述,最佳工艺条件为温度80℃、醇酸摩尔比30、催化剂加量8%、时间10h。此条件下阿魏酸的转化率为93.25%,产品中单酯含量为88.12%。3反应条件优选实验结果表明,用对甲基苯磺酸催化阿魏酸与甘油酯化合成阿魏酸单甘油酯是可行的,而且单酯的含量较高。反应条件中,温度对阿魏酸单甘油酯的合成影响最大,其次为