实验名称结晶玫瑰的制备

实验名称：结晶玫瑰的制备一、实验目的：1、通过对反应机理的分析，初步推断影响反应进行的因素；2、学习利用正交实验优化有机反应条件的方法；二、实验原理：结晶玫瑰是具有强烈玫瑰香气的结晶型固体香料，是一种良好的定香剂。它作为定香剂广泛使用于化妆品和皂用香精，尤其适用于粉剂化的化妆品，在香料和日用化工产品中具有广阔的应用价值。目前国内工业上使用的主要为以下路径：1、由苯甲醛和氯仿合成三氯甲基苯基甲醇。2、三氯甲基苯基甲醇与乙酸酐发生乙酰化反应制得结晶玫瑰。CHO+CHCl3KOHCCl3HO(CH3CO)2OCl3COCOCH3由于苯甲醛在浓碱下易发生歧化反应，产率普遍不高，所以反应的第一步是关键步骤。我们拟通过对第一步亲核加成反应的条件的优化从而提高其产率。可供选择的优化条件：1、苯甲醛：氯仿的原料比2、反应时间3、反应温度4、助溶溶剂的量请预先查阅相关文献，分析每一项的影响原因以及影响趋势，并设计相应的实验进行优化。三、实验步骤：1、加成反应在装有温度计，电子搅拌器和回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，依次加入苯甲醛，氯仿，DMF，甲醇，KOH，将反应控制在一定温度下进行。待反应结束，将烧瓶内的溶液与50ml5%的盐酸溶液混合，除碱。油层依次用100ml水洗，50ml饱和NaHSO3溶液洗，100ml水洗，取油层常压蒸馏，除去未反应的氯仿，蒸馏完后得淡黄色透明液体，加无水硫酸镁干燥待用。2、酯化反应在装有温度计，电子搅拌器和回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，加入制备得三氯甲基苯基甲醇，乙酸酐并加入少量硫酸催化反应，于油浴中加热3h，反应温度控制在90～110℃间，反应完毕后加入冰水中，冷却结晶，抽滤，用无水乙醇结晶，得白色晶体。四、单因素实验：在步骤1中影响产率的主要因素有：a、苯甲醛与氯仿的原料比；b、助溶溶剂的量；c、反应温度；d、反应时间。因此，我们首先通过单因素实验考查单一条件对产率的影响，从而确定出影响产率的主要因素。A、苯甲醛与氯仿的原料比对反应产率的影响考察苯甲醛：氯仿的不同原料比1：1.5，1：2，1：3，1：4对反应产率的影响，以15ml苯甲醛为基准，改变氯仿的量，并采用条件为助溶溶剂的量20ml，反应时间2小时，反应温度10°，操作见实验步骤1。由表看出，摩尔比为1:4时，缩合产物收率最大，说明氯仿过量越多，生成物也越多，但考虑成本及氯仿的除去，选择摩尔比1:3时较好。B、助溶溶剂的量对反应产率的影响考察不同助溶溶剂的量10，15，20，25ml对反应产率的影响。根据A的实验结果，选取最佳苯甲醛与氯仿的比例为1：3，其余条件为反应时间2小时，反应温度10°，操作见实验步骤1。由表看出，在DMF用量为20ml时，缩合产物的收率最大，加入DMF和甲醇作助溶剂，因为DMF是相转移溶剂，而甲醇对KOH溶解有利，加入少量甲醇可以形成微量的甲醇钾，提供强碱催化剂，在DMF介质中有利于三氯甲基碳负离子的形成，从而使缩合产物收率增大；但若甲醇过多，它对阴离子的溶剂化作用，对反应物氯仿和苯甲醛不利，又会使缩合产物收率下降，故在DMF/甲醇的体积比20:1固定时，即DMF用量为20ml，甲醇1ml时为最佳反应条件。C、不同反应温度对产率的影响考察不同反应温度10，20，30，40度对反应产率的影响。根据A和B的实验结果，选取最佳苯甲醛与氯仿的比例为1：3，助溶溶剂的量为20ml，其余条件为反应时间2小时，操作见实验步骤1。由表看出，反应温度30°时为最佳反应温度。D、不同反应时间对产率的影响考察不同反应时间2，3，4，5小时对反应产率的影响。根据A、B和C的实验结果，选取最佳苯甲醛与氯仿的比例为1：3，助溶溶剂的量为20ml，反应温度为30°，操作见实验步骤1。由表看出，反应3小时为最佳反应时间。五、正交实验由单因素实验可知，苯甲醛与氯仿的原料比对反应产率的影响比较简单，而助溶溶剂的量、反应时间、反应温度对反应产率的影响较为复杂。因此，拟固定苯甲醛与氯仿的原料比为1：3，将助溶溶剂的量、反应时间、反应温度三个因素进行正交实验，其中各水平因素的选取都是以单因素的结果为基础，确定水平范围为：助溶溶剂的量10-30ml、反应时间2-4h、反应温度20-40°。正交实验设计：助溶溶剂的量反应时间反应温度110220220330330440正交实验结果：实验项目实验条件产率V助反应时间t反应温度T实验011022026.8实验021033026.2实验031044025.4实验042023029.6实验052034031.5实验062042028.2实验073024031.1实验083032029.5实验093043030.5极差分析结果：产率V助溶溶剂tTK178.487.284.5K289.387.589K391.184.186.3k126.129.228.2k229.829.129.7k330.428.028.8R4.11.20.6由极差分析结果可以看出，V助溶溶剂的量的R值显著大于其余两项，表明加入的助溶溶剂的量对反应产率影响显著。有R值的比较可知，三因素的影响条件依次为V助溶反应时间反应温度，见因素与指标的直观关系图。根据以上分析，确定最佳反应工艺为A3B2C2，但是考虑到反应后处理中DMF的去除，再考虑到助溶溶剂的量为30ml时产率增加较少，故选取的最佳工艺为苯甲醛：氯仿1：3，助溶溶剂的量20ml，反应时间3小时，反应温度30°。