纳米固体超强酸SO42-/TiO2催化合成对氨基苯甲酸乙酯
摘要目的:研究一种合成对氨基苯甲酸乙酯的新方法。
方法:以固体超强酸so42-/tio2为催化剂,催化对氨基苯甲酸和乙醇发生酯化反应,合成对氨基苯甲酸乙酯。
结果:在固体超强酸so42-/tio2
催化作用下,对氨基苯甲酸和乙醇发生酯化反应生成对氨基苯甲酸乙酯。
当酯化反应反应时间为40分钟,催化剂质量为对氨基苯甲酸质量的7%时,酸质量和醇体积比值为2:25时,对氨基苯甲酸乙酯产率达92.8%。
而且催化剂重复使用效果好。
结论:该合成方法比传统方法具有产率高,反应平稳快速,催化剂容易分离,环境污染少等优点。
关键词对氨基苯甲酸乙酯;固体超强酸so42-/tio2;对氨基苯甲酸;酯化反应
中图分类号o623 文献标识码a 文章编号
1674-6708(2010)23-0136-02
对氨基苯甲酸乙酯又名苯佐卡因,是一种局部麻醉药[1],作用的特点是起效快,且对粘膜无渗透性,毒性低,对心血管系统和神经系统无影响,也用于遮蔽日光紫外线的防护剂。
工业上还用于塑料和涂料等生产中。
对氨基苯甲酸乙酯的合成中最关键的一步是对氨基苯甲酸与乙醇的酯化反应。
传统方法以浓硫酸为酯化反应的催化剂,该法产率低(30%左右),后处理工艺复杂,设备腐蚀严重,环境污染大。
本文对这一关键步骤进行改进,用固体超强酸so42-/tio2代替浓硫酸作催化剂,效果非常显著。
1实验部分
1.1催化剂的制备和表征[2]
用四氯化钛、稀氨水制得tio2粉末,再将其浸于稀硫酸溶液中,经处理最后在500℃下焙烧3h后制得固体超强酸催化剂
so42-/tio2。
催化剂的酸强度用hammett酸标指示剂间硝基甲苯(pka=-11.99)和对硝基甲苯(pka=-12.70)变色反应测定,结果显示该催化剂能使间硝基甲苯变黄色,而不能使对硝基氯苯变色,说明其酸度-11.99≥ ho>-12.70,达到了超强酸级别。
1.2 对氨基苯甲酸乙酯的合成[3-4]
反应在由三口烧瓶、分水器、回流冷凝器、磁力加热搅拌器组成的装置中进行,加入对氨基苯甲酸、乙醇、苯和催化剂,加热85℃左右,第一滴回流液出现开始计时。
反应结束后,过滤分离出催化剂。
反应液倒入装有冷水的烧杯中,边搅拌边滴加饱和碳酸钠溶液至ph 值为8,抽滤,得白色对氨基苯甲酸乙酯。
称重,用对氨基苯甲酸计算的理论产量的百分数表示产率。
1.3 产品检测
产品为白色结晶状固体,易溶于乙醇、乙醚、氯仿,难溶于水,熔点为91℃(文献值91~92℃),ir(kbr压
片)cm-1:3440,3352,1642(n-h);1690,1288,1180(c=o)。
2 结果与讨论
2.1 反应条件对产率的影响
取2g对氨基苯甲酸,vml乙醇和xg催化剂,考察了乙醇体积、催
化剂用量、酯化反应时间等反应条件对产率的影响,结果见表1。
从表1可知,增加过量反应物乙醇用量时产率增加。
在该反应中乙醇不仅作为反应物,还起带水剂的作用,故宜适当增加其用量。
但当增加到25ml时,继续增加乙醇用量产率反而略有下降,这可能与苯佐卡因在过量乙醇中的溶解性而导致损失有关。
在固体超强酸so42-/zro2催化作用下,酯化反应速度很快。
随反应时间的延长产率迅速提高,但当40min后继续延长反应时间,产率基本稳定。
随催化剂用量的增加,产品的产率依次增加,但当催化剂用量达到对氨基苯甲酸的7%时,继续增加其用量产率基本不变。
综上所述,纳米固体超强酸so42-/tio2催化合成对氨基苯甲酸乙酯,最佳原料配比为2g对氨基苯甲酸,25ml乙醇(按比例增减),反应时间40min,催化剂质量为对氨基苯甲酸的6%。
在此最佳反应条件下,对氨基苯甲酸乙酯的产率达92.8%。
2.2 催化剂重复使用
每次实验结束后,将过滤出的残留催化剂经过简单处理后,在最佳条件连续试验5次,对氨基苯甲酸乙酯的产率分别为92.5%、92.6%、91.9%、92.5%、92.4%,说明此固体超强酸催化剂的重复使用效果很好。
3 结论
以固体超强酸so42-/tio2催化对氨基苯甲酸和乙醇的酯化反应合成对氨基苯甲酸乙酯,比现行工业上用浓硫酸催化这一反应具有
平稳快速,产率高,催化剂可以重复使用,后处理相对简单,污染少等优点。
当对氨基苯甲酸用量为2g,乙醇25ml,催化剂质量为对氨基苯甲酸质量的7%,酯化反应反应时间为40min,苯佐卡因产率达91.2%。
本技术具有工业化前景。
参考文献
[1]王鑫.苯佐卡因概况及制剂开发[j].医药导
报,2001,20(9):594.
[2]曹洪恩,宋宝安,王玉.固体超强酸so42--/tio2催化合成l-乳酸四氢糠酯[j].贵州大学学报,2005,22(3):296-300.
[3]马俊林,刘栓柱.苯佐卡因的合成研究[j].十堰职业技术学院学报,2001,14(2):74-77.
[4]张斌,许莉勇.苯佐卡因合成方法的改进[j].浙江工业大学学报,2004,32(2):143-145.。