提取色素用95%的酒精代替无水乙醇需要注意什么
加入无水碳酸钠。色素是赋予一定颜色的原料,人们选择商品往往凭视、触、嗅等感觉,而色素是视觉方面的重要一环。提取它的过程需要非常注意,用95%的酒精代替无水乙醇需要注意加入无水碳酸钠,除去色素提取液中的水分,叶绿体色素不溶于水,有水会影响色素的溶解,使实验提取液色素含量减少。无水乙醇,是指纯度较高的乙醇水溶液,是乙醇和水的混合物。
三、实验步骤 1.合成: ① 在100 mL干燥的圆底烧瓶中加入1.5mL (1.575 g,15 mmol) 新蒸馏过的苯甲醛,4 mL (4.32 g,42 mmol) 新蒸馏过的醋酐以及研细的2.2 g无水碳酸钾,2粒沸石,按装置图按好装置。 ② 加热回流(小火加热)40 min,火焰由小到大使溶液刚好回流。(也可将烧瓶置于微波炉中,装上回流装置,在微波输出功率为450W下辐射8min)。 ③ 停止加热,待反应物冷却。 2.后处理: 待反应物冷却后,往瓶内加入20 mL热水,以溶解瓶内固体,同时改装成水蒸气蒸馏装置(半微量装置)。开始水蒸气蒸馏,至无白色液体蒸出为止,将蒸馏瓶冷却至室温,加入10 %NaOH(约10 mL)以保证所有的肉桂酸成钠盐而溶解。待白色晶体溶解后,滤去不溶物,滤液中加入0.2 g活性炭,煮沸5分钟左右,脱色后抽滤,滤出活性炭,冷却至室温,倒入250 mL烧杯中,搅拌下加入浓HCl,酸化至刚果红试纸变兰色pH=2-3。冷却抽滤得到白色晶体,粗产品置于250 mL烧杯中,用水—乙醇重结晶,先加60 mL水,等大部分固体溶解后,稍冷,加入10 mL无水乙醇,加热至全部固体溶解后,冷却,白色晶体析出,抽滤,产品空气中晾干后,称重。 四、实验装置: 1、回流装置 2、水汽蒸馏装置:(示范组装) 五、实验重点: 1、 了解用珀金(PerKin)反应制备肉桂酸的原理和方法。 2、 掌握回流操作:自下而上自左到右安装装置。冷凝水下进上出。需加沸石。控制回流蒸 气上升高度不超过2个球。 3、 掌握水蒸汽蒸馏操作:水蒸气蒸馏是分离和提纯液态或固态有机物的一种方法。 水蒸气蒸馏应用范围: ⑴某些沸点高的有机物,在常压下蒸馏虽可与副产物分离,但易将其破坏。⑵混合物中含有大量树脂状杂质或不挥发性杂质,采用蒸馏。萃取等方法难于分离。⑶从较多固体反应物中分离出被吸附的液体。 被提取物应具备条件:⑴不溶或难溶于水。⑵共沸腾下与水不发生化学反应。⑶在100℃左右时,必须具有一定蒸气压[至少666.5-1333Pa(5-10mmHg)]。
六、实验注意点
1、 装置注意点: ⑴回流装置要干燥:否则会使酸酐发生水解,使产率降低
⑵安全管高度:为插至接近瓶底,根据其内水面的升降情况,可判断装置是否堵塞。防止倒吸。 ⑶导气管高度:导入蒸气的导气管应插至蒸馏瓶接近瓶底处,以便水蒸气和蒸馏物质充分接触并起搅拌作用。防止飞溅现象。 ⑷T形管:靠近蒸馏瓶一端稍向上倾斜,而靠近水蒸气发生器一端则稍向下倾斜,以便 蒸气在导气管中冷凝成的水能流回水蒸气发生器而不是流入蒸馏瓶中,可避免蒸馏瓶中积水 过多。蒸气的通路尽可能短一些,以免蒸气过多冷凝。T形管支管用来除去水蒸气中冷凝下 来的水。当操作发生不正常情况时(或反应结束时),应先旋开螺旋夹使发生器与大气相通, 再关电炉检查,重新开始时应先加热至沸,有蒸气冲出支管再关紧螺旋夹。 2、 反应物需新蒸:苯甲醛放久了,由于自动氧化生成较多量的苯甲酸,影响反应进行,且 苯甲酸混在产品中不易除净,影响产品质量,故应用新蒸苯甲醛。醋酸放久了,由于吸潮和水解将转变为乙酸,故在实验前应重新蒸馏。 3、 回流温度控制:加热的温度最好用油浴,控温在160—1800C,若用电炉加热,必须使烧 瓶底离开电炉4-5cm,电炉开小些,慢慢加热到回流状态,等于用空气浴进行加热。如果紧挨着电炉,会因温度太高,反应太激烈,结果形成大量树脂状物质,甚至使肉桂酸一无所有,这点是实验的关键。 4、反应现象:刚开始,会因二氧化碳的放出而有大量泡沫产生,这时候加热温度尽量低些,等到二氧化碳大部分出去后,再小心加热到回流态,这时溶液呈浅棕黄色。反应结束的标志是反应时间已到规定时间,有小量固体出现。反应结束后,再加热水,可能会出现整块固体,很不好压碎,干脆不要去压碎它(当然能搞碎是最好的),以免触碎反应瓶。等水汽蒸馏时,温度一高,它会溶解的。 5、除杂时氢氧化钠用量:水汽蒸馏后的残留液用氢氧化钠中和到碱性,使肉桂酸全部变成钠盐溶于水中,并加入热水,使钠盐全部溶解,滤掉不溶物。 6、所用仪器必须是干燥的(包括称取苯甲醛和乙酸酐的量筒)。。因乙酐遇水能水解成乙酸,无水CH3COOK,遇水失去催化作用,影响反应进行。 7、放久了的醋酐易潮解吸水成乙酸,故在实验前必须将乙酐重新蒸馏,否则会影响产率。 8、久置后的苯甲醛易自动氧化成苯甲酸,这不但影响产率而且苯甲酸混在产物中不易除净,影响产物的纯度,故苯甲醛使用前必须蒸馏。 9、无水醋酸钾,必须是新配制的,它的吸水性很强,操作要快。它的干燥程度对反应能否进行和产量的提高都有明显的影响。 10、加热回流,控制反应呈微沸状态,如果反应液激烈沸腾易使乙酸酐蒸气冷凝管送出影响产率。 11、在反应温度下长时间加热,肉桂酸脱成苯乙烯,进而生成苯乙烯低聚物。 12、反应物必须趁热倒出,否则易凝成块状。 13、中和时必须使溶液呈碱性,控制pH=8较合适,不能用NaOH中和,否则会发生坎尼查罗反应。生成的苯甲酸难于分离出去,影响产物的质量。 14、本实验中,反应物苯甲醛和乙酐的反应活性都较小,反应速度慢,必须提高反应温度来加快反应速度。但反应温度又不宜太高,一方面由于乙酐和苯甲醛的沸点分别为140℃和178℃,温度太高会导致反应物的挥发,另外,温度太高,易引起脱羧、聚合等副反应,故反应温度一般控制在150-170℃左右。 15、实验中视具体情况,反应时间可以延长,并用TLC技术进行反应进程跟踪。 保温过程中要注意观察反应混合物的状况,若发现未变色或无固体析出时,可补加少量醋酐
a)羟基乙酸与碱反应生成羟基乙酸盐;
b)羟基乙酸盐与醇的金属盐反应生成羟基乙酸二价盐。
反应式如下:
hoch2cooh+mx→hoch2coom;
hoch2coom+rom'→m'och2coom+roh;
其中,mx为碱,所述碱可以为本领域技术人员熟知的碱性化合物,本发明优选为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾,更优选为氢氧化钠、碳酸钠或碳酸氢钠,最优选为氢氧化钠。
rom'为醇的金属盐,所述醇的金属盐优选为c1~8的醇的钾盐或钠盐,更优选为甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、叔丁醇钠、叔丁醇钾、异辛醇钠或异辛醇钾。
步骤a)中,当碱为一元碱时,羟基乙酸与碱的摩尔比优选为1:(0.98~1.02),更优选为1:1;当碱为二元碱时,羟基乙酸与碱的摩尔比优选为1:(0.49~0.51),更优选为1:0.5。
羟基乙酸与碱的反应温度优选为20~60℃,更优选为20~40℃。所述反应的时间优选为0.2~1h,更优选为0.4~0.6h。
羟基乙酸与碱反应完毕,优选减压蒸出其中的水。本发明优选的,将反应液减压蒸干至水分≤0.3%。
步骤b)中,羟基乙酸盐与醇的金属盐的摩尔比优选为1:(1~1.2),更优选为1:(1~1.1),最优选为1:(1.02~1.04);羟基乙酸盐与醇的金属盐中的金属阳离子,即m和m',可以相同也可以不同,为便于生产处理通常选用相同的金属阳离子。
所述羟基乙酸盐与醇的金属盐的反应温度优选为20~60℃,更优选为20~40℃。所述反应的时间优选为0.5~1.5h。
然后将所述羟基乙酸二价盐与1,2,4-三氯苯在催化剂的作用下,进行反应,制备2,4-二氯苯氧乙酸盐,反应方程式如下:
所述催化剂优选为四丁基溴化铵、三辛基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵和三乙基苄基氯化铵中的一种或多种,更优选为三乙基苄基氯化铵。
所述1,2,4-三氯苯与羟基乙酸二价盐的摩尔比优选为1:(1~1.4),更优选为1:(1~1.1),最优选为1:(1.02~1.06)。
所述催化剂的用量优选为1,2,4-三氯苯重量的0.1%~1%。
所述1,2,4-三氯苯与羟基乙酸二价盐的反应温度优选为40~160℃,更优选为60~120℃。所述反应的时间优选为2~4h。
制备得到2,4-二氯苯氧乙酸盐后,对其进行酸化,即可得到2,4-二氯苯氧乙酸。
具体的,将2,4-二氯苯氧乙酸盐与酸反应即可。
所述酸可以为盐酸、硫酸、硝酸、甲酸等本领域常规酸性化合物,优选为盐酸或硫酸,最优选为硫酸。
所述酸化的温度优选为40~100℃,更优选60~80℃。
所述酸化中,反应液的ph值优选为0~2。
即加入酸至反应液ph值为0~2。
与现有技术相比,本发明提供了一种2,4-二氯苯氧乙酸的制备方法,包括以下步骤:a)式(ⅰ)所示的羟基乙酸二价盐与1,2,4-三氯苯在催化剂的作用下,反应生成式(ⅱ)所示的2,4-二氯苯氧乙酸盐;b)2,4-二氯苯氧乙酸盐酸化,得到2,4-二氯苯氧乙酸。本发明创造性的使用1,2,4-三氯苯代替苯酚和氯代苯酚,与羟基乙酸盐经过缩合反应,制得2,4-二氯苯氧乙酸盐,然后水解制得2,4-二氯苯氧乙酸,该方案有效避免了苯酚或氯代苯酚的使用,解决了操作场所和产出的三废存在的异味问题,大幅改善了生产场所的操作环境,具有良好的环保效益,同时反应具有较高的收率和纯度。
图1为本发明实施例1制备的2,4-二氯苯氧乙酸的核磁共振氢谱图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明,下面结合实施例对本发明提供的2,4-二氯苯氧乙酸的制备方法进行详细描述。
实施例1:
称取130.4g70%的羟基乙酸(1.2mol)水溶液,于20℃下缓慢滴加入97.9g50%的氢氧化钠(1.224mol),滴加完毕于此温度下保温反应0.5h,反应完毕将反应液减压蒸干至水分≤0.3%,得羟基乙酸钠待用。向制得的羟基乙酸钠中加入98.2g99.8%的乙醇钠(1.44mol),然后加入300g无水乙醇,搅拌下于40℃保温反应1h,得羟基乙酸二钠盐的乙醇溶液。向其中加入1.8g四丁基溴化铵,加入183.8g99%的1,2,4-三氯苯(1mol),升温至60℃反应3h。反应完毕,减压蒸馏回收乙醇,加入300g水,升温至60℃,加入50%的稀硫酸至ph为0.7,降温至室温过滤、烘干得2,4-二氯苯氧乙酸217.7g,含量98.2%,以1,2,4-三氯苯计反应总收率97.6%。
对制备的2,4-二氯苯氧乙酸结构进行表征,其核磁共振谱图如图1所示,由图1可知,本发明制备得到2,4-二氯苯氧乙酸。
实施例2:
称取113.0g70%的羟基乙酸(1.04mol)水溶液,于40℃下缓慢滴加入116.7g50%的氢氧化钾(1.04mol),滴加完毕于此温度下保温反应0.5h,反应完毕将反应液减压蒸干至水分≤0.3%,得羟基乙酸钾待用。向制得的羟基乙酸钾中加入252.5g30%的甲醇钾(1.08mol)的甲醇溶液,搅拌下于20℃保温反应1h,得羟基乙酸二钾盐的甲醇溶液。向其中加入0.72g十六烷基三甲基溴化铵,加入183.8g99%的1,2,4-三氯苯(1mol),升温至40℃反应3h。反应完毕,减压蒸馏回收甲醇,加入300g水,升温至40℃,加入30%的盐酸至ph为0.2,降温至室温过滤、烘干得2,4-二氯苯氧乙酸217.9g,含量98.4%,以1,2,4-三氯苯计反应总收率97.9%。
实施例3:
称取152.1g70%的羟基乙酸(1.4mol)水溶液,于60℃下缓慢滴加入190.7g50%的碳酸钾(0.69mol),滴加完毕于此温度下保温反应0.5h,反应完毕将反应液减压蒸干至水分≤0.3%,得羟基乙酸钾待用。向制得的羟基乙酸钾中加入576.0g30%的叔丁醇钾(1.54mol)的叔丁醇溶液,搅拌下于40℃保温反应1h,得羟基乙酸二钾盐的叔丁醇溶液。向其中加入1.3g三乙基苄基氯化铵,加入183.8g99%的1,2,4-三氯苯(1mol),升温至90℃反应3h。反应完毕,减压蒸馏回收叔丁醇,加入300g水,升温至80℃,加入30%的盐酸至ph为1.3,降温至室温过滤、烘干得2,4-二氯苯氧乙酸216.5g,含量98.1%,以1,2,4-三氯苯计反应总收率97.3%。
实施例4:
称取141.2g70%的羟基乙酸(1.3mol)水溶液,于60℃下缓慢滴加入344.5g20%的碳酸钠(0.65mol),滴加完毕于此温度下保温反应0.5h,反应完毕将反应液减压蒸干至水分≤0.3%,得羟基乙酸钠待用。向制得的羟基乙酸钠中加入659.7g30%的异辛醇钠(1.3mol)的异辛醇溶液,搅拌下于60℃保温反应1h,得羟基乙酸二钠盐的异辛醇溶液。向其中加入0.2g三辛基氯化铵,加入183.8g99%的1,2,4-三氯苯(1mol),升温至120℃反应3h。反应完毕,减压蒸馏回收异辛醇,加入300g水,升温至100℃,加入30%的盐酸至ph为1.9,降温至室温过滤、烘干得2,4-二氯苯氧乙酸218.8g,含量98.5%,以1,2,4-三氯苯计反应总收率98.5%。
由上述实施例可知,本发明以1,2,4-三氯苯为原料,成功制备得到2,4-二氯苯氧乙酸,且反应具有较高的收率,产物具有较高的纯度。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
合成方法
编辑
1、无水草酸与乙醇在溶剂甲苯存在下进行酯化生成粗草酸二乙酯。粗酯经精馏为成品。原料消耗定额:草酸985kg/t、乙醇(95%)744kg/t、甲苯73.4kg/t。
甲苯条件
2、其制备方法是将乙醇、苯、草酸加入反应釜中加热至68℃,共沸回流脱水,至无水带出为反应终点,然后回收苯,得粗草酸二乙酯,减压蒸馏,收集103℃/6kPa馏分,为草酸二乙酯。
精制方法:用稀碳酸钠溶液洗涤,无水碳酸钾或硫酸钠干燥后减压蒸馏。
3.制法:
于装有搅拌器、分水器的反应瓶中,加入无水草酸①(2)45g(0.5mol),无水乙醇81g(1.76mol),苯200mL,浓硫酸10mL。搅拌下加热于68~70℃回流共沸脱水。待水基本蒸完后,再蒸出乙醇和苯。冷后水洗,饱和碳酸氢钠溶液洗涤,水洗,无水硫酸钠干燥。常压蒸馏,收集182~184℃的馏分,得草酸二乙酯(1)57g,收率78%。注:①无水草酸可以用如下方法来制备:将粉状含结晶水的草酸与四氯碳一起加热回流,共沸脱水,直至无水蒸出。抽滤,干燥,贮存于干燥器中备用。也可直接于烘箱中干燥来制备无水草酸。本实验中也可用相应数量的含结晶水的草酸,但反应时间要长一些。 [2]
用途