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丁二酮又名双乙酰,为奶香型香味料,广泛应用于各种香精配方中,如薰衣草、檀香等日用香精及牛奶、奶油、奶酪、巧克力、咖啡等食用香精中,是一种重要的香料化合物。此外,丁二酮还是制备吡嗪类香料的主要原料,也是重要的有机合成中间体。丁二酮的化学合成主要以氧化法为主。其中,亚硝化法、金属氧化物氧化法和空气氧化法都是由丁酮制备丁二酮。亚硝化法主要是用丁酮与亚硝酸反应,再水解得到丁二酮,但亚硝酸毒性大,污染严重。
金属氧化物氧化法和空气氧化法操作工艺十分的复杂,且金属氧化物价格较高。近年来,用绿色氧化剂铁盐和高价碘试剂的选择性氧化反应也多见报道。高价碘试剂作为选择性氧化剂,因其具有反应条件温和、选择性好、对环境友好等特点得到越来越多化学工作者的关注。本文用邻碘酰苯甲酸作氧化剂,叔丁醇为溶剂,氧化乙偶姻合成丁二酮,此法用碘系氧化剂代替铁系氧化剂,降低污染排放,是绿色氧化乙偶姻合成丁二酮的新的尝试。
1实验部分
1.1试剂和仪器
邻碘苯甲酸(化学纯),上海麦克林生化科技有限公司;乙偶姻(分析纯),山东西亚化学工业有限公司;过硫酸氢钾复合盐(化学纯),上海麦克林生化科技有限公司;叔丁醇(分析纯),天津市天力化学试剂有限公司;无水氯化钙(分析纯),天津市申泰化学试剂有限公司;丙酮(分析纯),天津市光复精细化工研究所;无水硫酸钠(分析纯),南京化学试剂股份有限公司。实验室用水为去离子水。GCll2型气相色谱仪,上海分析仪器厂;Opti—ma2100DV气谱直读等离子体发射光谱仪,美国PerkinElmer公司;MP一1100型电子天平,上海精密科学仪器有限公司;SHZ—D(1id循环水式真空泵,巩义市予华仪器有限责任公司;X一5型显微熔点测定仪,北京泰克仪器有限公司。
1.2合成
邻碘苯甲酸过硫酸氢钾复合盐反应合成氧化剂邻碘酰苯甲酸,再由其氧化乙偶姻合成丁二酮,反应方程式如Scheme1所示。
1.2.1邻碘酰苯甲酸(IBX)的制备
取250mL的三颈烧瓶,分别将10.0g(40mm01)邻碘苯甲酸、36.3g(58mm01)过硫酸氢钾复合盐、150mL去离子水加入到三颈烧瓶中,缓慢加热升高温度至70~73℃,保持这个温度范围,持续搅拌3h。自然冷却后放入冰水浴中冷却,直至温度达到5℃,再保持此温度,持续搅拌1.5h,有白色的晶体产生。真空抽滤,得到白色晶体,10mL水洗2~3次,10mL丙酮洗2次,自然风干后得到邻碘酰苯甲酸(IBX)E8]。m.P.232.3~233.5℃。Anal.calcdforC7H5104:C30.03,H1.80,I45.32;foundC30.16;H1.81;I45.13。
1.2.2丁二酮的合成
称取1.06g(12mm01)的乙偶姻,加入4.03g(14.4mm01)邻碘酰苯甲酸及10mL叔丁醇放入100mL的三颈圆底烧瓶中,磁子搅拌,加热到70℃,反应40min,反应完成后自然冷却,抽滤,得到白色颗粒(IBA),放置室温下风干。抽滤之后得到的黄色溶液加入无水气化钙固体,轻微摇动,放置,分层,将溶液倒入分液漏斗中,分出上层液体黄色溶液丁二酮,产率95%。
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