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    水楊醛論文

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    CAS:90-02-8
    分子式:C7H6O2
    分子量:122.12

    水楊醛論文

      水楊醛(Salicylaldehyde),學名為鄰羥基苯甲醛,又稱為2-羥基苯甲醛,它是一種五色或淺褐色油狀液體,有杏仁味。水楊醛可用于制造香豆素和配制紫羅蘭酮等香料,還可以用于醫藥、農藥、染料、螯合劑等精細化工領域中。低濃度的水楊醛除具有一定的香味外,還具有很強的、足以降低細菌活性的能力,常作為防腐劑用于香精和香料中。水楊醛可用于制備香豆素和配制紫羅蘭酮等香料。香豆素應用廣泛,在合成香料家族中占有重要位置,是主要的豆香香料之一。香豆素作為化妝香料,可以用于調配各種香皂香精、發用化妝品香精和香水香精。水楊醛可用于制備抗菌藥和抗咳喘藥。以水楊醛為原料合成的鹵代水楊醛具有很好的抑菌作用,對大腸桿菌、枯草桿菌、金黃色葡萄球菌等均具有很好的抑菌作用。抗咳喘藥喘咳寧也是以水楊醛為起始原料的。在醫藥上還可以用水楊醛來制備擬腎上腺素。水楊醛廣泛應用于農藥的合成。以水楊醛、精胺為原料合成的水楊醛縮精胺席夫堿及其銅、鎳、鋅配合物具有較好的消滅紅蜘蛛的生物活性。以水楊醛為起始原料合成的嘧啶氧芐胺類化合物作為新型ALS抑制劑類除草劑,具有廣譜、高效、低毒、低殘留、高選擇性和與環境良好的兼容性等特點。水楊醛與硝酸反應制得的3-硝基水楊醛、5-硝基水楊醛、3,5-二硝基水楊醛等硝基水楊醛類都是染料的中間體,水楊醛也可用于制備芳基偶氮染料。水楊醛或其衍生物還可與多種金屬形成螯合劑,可以用于貴金屬的回收、工業廢水處理等。利用殼聚糖和水楊醛所合成的衍生物對Ca2+、Fe3+有很好的螯合作用。
        合成水楊醛的方法較多,傳統的方法是利用Rei-mey-Tiemma反應或者以鄰甲酚為原料氯化后制取水楊醛。但是,上述方法都存在一定的不足,如前者存在反應非均相、產率低、羥基選擇性不強等問題,而后者存在危險性大、環境不友好的缺點。于是人們就對上述一些基本合成思路又進行了改進,同時也探索了一些新方法。比如水楊醇液相催化氧化法、電化學法合成水楊醛等。甚至運用了一些先進的技術如采取相轉移與微波技術結合的方法。
        在眾多的水楊醛合成方法中,原料、原理、工藝都是大相徑庭的,從原料的角度來看,水楊醛的合成方法主要是以苯酚、鄰甲酚、水楊酸、水楊醇等4種物質為原料的合成線路。
        1  以苯酚為原料的Reimer-Tiemman法
        Reimer-Tieman反應由K.Reimer和P.Tiemann于1876年發明,該反應利用苯酚、氯仿、堿合成酚醛。Reimer-Tiemman反應操作工藝簡單、原料廉價易得。它是以苯酚和氯仿為原料,在NaOH的水溶液中,氯仿首先轉化為二氯卡賓,與苯酚鈉發生加成反應生成芐叉二氯,然后迅速水解為醛,再用鹽酸酸化得到水楊醛和對羥基苯甲醛。
        傳統的Reimer-Tiemman法是在非均相體系中進行,生成的醛與未反應的苯酚鈉形成聚合物,使反應收率降低,通常產物收率只有20%-35%。因而,圍繞著如何達到高收率、高選擇的研究一直進行著。一般對R-T反應的改進主要是利用相轉移催化劑,使用三正丁胺、聚乙二醇、季胺鹽、表面活性劑等使水楊醛的產率大大提高;也有報道以甲醇作為反應的溶劑,對Reimer-Tiemann法合成水楊醛進行了改進,效果較好,產率達54.6%;還有報道利用相轉移催化法與超聲波催化法催化合成鄰羥基苯甲醛和對羥基苯甲醛,超聲波催化使總羥基苯甲醛收率達到77%,用叔胺和季銨鹽做為相轉移催化劑,總醛收率達到60%以上。
        作者在總結前人的經驗,并參照了相關國外文獻資料,對該方法進行了改進,實驗取得較好的進展。具體實驗方法如下:在四口燒瓶中加入0.4 mol苯酚,再加入160 mL40%氫氧化鈉溶液、連接好儀器,攪拌均勻30 min,冷卻至65-70℃。加入四丁基氯化銨0.001 6mol,加入混合物52mL[V(1,4-二氧六環):V(異丁醇)=30:1),在滴液漏斗中加入0.52 mol氯仿,待溫度上升至50-60℃,將氯仿加人到燒瓶中,控制速度使溫度<70℃,氯仿全部加入后,混合物再攪拌反應1 h,控制反應溫度65-70℃,反應結束降溫至室溫。滴加1:1鹽酸至pH值2-3,將反應物進行減壓抽濾分出固、液相,將液相轉移到分液漏斗中,分出紅褐色油層以及澄清透明水相,水層用20mL乙醚萃取3次,與油層合并,并蒸去乙醚,進行水蒸氣蒸餾;蒸出液加入飽和亞硫酸氫鈉溶液,大力振蕩析出加成物。將此加成物用10%硫酸分解,在干燥器中用無水氯化鈣干燥,得到水楊醛產品,收率達到58.6%。
        2  以鄰甲酚為原料的合成法
        以鄰甲酚為原料制備水楊醛多采用將側鏈氯化后水解得到產品的方法。有光氣法、三氯氧磷氯化法等。光氣法存在危險大、環境不友好的缺點,故在工業上使用較少。而三氯氧磷法是鄰甲酚與三氯氧磷在氧化鎂存在下,進行酯化反應,生成三(鄰甲基苯基)磷酸酯。在熱引發下,通入氯氣,進行側鏈二氯代,生成三(鄰二氯次甲基苯基)磷酸酯。最后將二氯代物水解得到水楊醛。粗產品經減壓蒸餾得到純品。
        但是,這種方法存在著氯化過頭產生三氯代物副產物的缺點,針對這一問題,李小紅等提出了在以鄰甲酚為原料合成水楊醛時產生氯代副產物三-(鄰-氯芐基)磷酸酯的解決辦法,通過利用沙米爾脫(Sommelet)反應,不用分離其不同氯代磷酸酯混合物,直接與六亞甲基四胺反應,使鄰甲酚氯化法合成水楊醛產率增加20%以上。
        3  以水楊酸為原料的電化學法
        水楊酸電解還原可制得水楊醛,控制反應條件可使羧基有選擇地進行陰極還原而得到醛基。
        關于電化學方法合成水楊醛的研究早有報道,過去,采用循環伏安法和極譜法對水楊酸進行陰極還原合成水楊醛。
        近年來,利用電化學法合成水楊醛的研究較多。李永常等人利用Cu-Hg合金固體電極代替液態汞作陰極,用鉛作陽極,使用無隔膜電解槽水解水楊酸合成水楊醛獲得了成功,產率達到50%以上。
        也有報道用陽離子交換膜,以Hg為陰極,Pb合金為陽極,由水楊酸電解還原研制水楊醛,實際產率達80%以上。吳育飛等人用電化學法還原水楊酸制得水楊醛,通過正交設計找出最優工藝條件:電流密度為18 A·dm-2,pH=6.0±0.2,在此條件下合成水楊醛的實際收率可達66%。
        4  以水楊醇為原料的合成法
        以水楊醇為原料制取水楊醛的方法主要有水楊醇液相催化氧化法和電氧化法兩種。謝維躍利用研制的非貴金屬催化劑HLO-509進行了水楊醇的液相催化氧化制水楊醛實驗并取得了進展,水楊醛的產率以苯酚計達到73%-76%。于伯章等人在相轉移催化劑(Bu4NHSO4)作用下,用Cr(Ⅵ)/Cr(Ⅲ)以及Ag(Ⅱ)/Ag(I)雙媒介體系對醇類進行間接電氧化,產率為75.4%-97.5%。國外有利用HAuCl4/Fe2O3、ZnO、CaO、及Al2O3作為金屬催化劑液相催化氧化鄰羥基苯甲醇合成水楊醛的報道,水楊醛作為反應的主要產物選擇性很高,且轉化率達到90%。此方法環境友好、選擇性高、產率高,是一種很好的水楊醛綠色合成線路。
        5  結語
        近年來水楊醛資源緊俏,國內、國際市場都很搶手。關于水楊醛合成工藝的改進和創新的研究也從未停止。在眾多的合成方法中,Reimer-Tieman法以其操作簡單、原料廉價易得等優點一直使用。以水楊醇為原料的合成方法是較新的工藝技術,因其產率高、環境友好等優點而有著很好的研究前景。今后,水楊醛的合成仍將是朝著經濟、綠色、高產率、高選擇的工藝的方向發展。
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