实验方案 在微通道中,以苯甲醛和丙酮为原料,在氢氧化钠作用下发生缩合反应,经盐酸中和得到苯亚 甲基丙酮。
3 仪器和试剂 仪器:精密蠕动泵,T-混合器,微通道盘管反应器(聚四氟),真空水泵,磁力搅拌器,电子天平, 数显熔点仪,NMR 核磁共振仪(德国 Bruker 公司),MS 质谱仪(美国安捷伦公司)。 试剂:苯甲醛(新蒸),丙酮,氢氧化钠,盐酸,去离子水,所用试剂均为市售分析纯。 4 实验步骤 4 mol∙L−1 的苯甲醛丙酮溶液和 0.4 mol∙L−1 的氢氧化钠水溶液分别经泵 A (流速 1.0 mL∙min−1)和 泵 B (流速 1.0 mL∙min−1)输送至混合器混合均匀后在微通道反应器内进行缩合反应(如图 2 所示)。微 通道反应器维持温度 35 °C,物料停留时间 1 min,反应液流入产物接收瓶,同时将 0.4 mol∙L−1 的盐 酸经泵 C (流速 1.0 mL∙min−1)打入产物接收瓶,冷却并不断搅拌,析出黄色固体。得到的固体,用 8 倍体积的丙酮/水(V/V = 9 : 1)混合溶剂加热回流溶解至清,加入适量活性炭脱色,趁热过滤,滤液 降温至 0 °C,缓慢析出固体,过滤得到淡黄色晶体。收率 82% (以苯甲醛计),熔点:40–41 °C (文献 值 40–42 °C [7]),1 H NMR (400 MHz,CDCl3) δ: 7.52–7.58 (m, 3H), 7.41–7.43 (m, 3H), 6.74 (d, J = 16 Hz, 1H), 2.41 (s, 3H); l3C NMR (100 MHz,CDCl3) δ: 198.6, 143.6, 134.6, 130.6, 129.1, 128.4, 127.3, 27.7; MS (EI) m/z: 146 (M+)。 5 结果与讨论 5.1 产物 NMR 谱图解析 分析产物的核磁共振氢谱(图 3),化学位移在 7.52–7.58 和 7.41–7.43 处分别有两组峰,各有 3 个 氢共计 6 个氢,为苯环和近苯环双键的氢(c 位置氢);化学位移 6.74 处出现双重峰,为近羰基双键 的 1 个氢(b 位置氢),化学位移 2.41 处的单峰为甲基上的 3 个氢(a 位置氢)。核磁共振碳谱(图 4)中, 化学位移 198.6 为羰基碳(f 位置碳),化学位移 143.6、134.5、130.7、129.1、128.4、127.3 分别属于 苯环和双键的 6 种碳(g 位置碳),化学位移 27.7 为甲基碳(e 位置碳)。
5.2 反应温度的影响 该反应为碱催化的羟醛缩合反应,文献报道的釜式方法反应温度为 25 °C,在此温度下反应速度 较慢,通常需要反应 3 h 以上。升高温度虽然可加快反应速度,但温度过高容易导致产物继续与原 料发生反应,生成其他副产物,其主要原因是釜式反应为全混式,原料和产物易接触而发生串联副 反应。而本实验采用的连续流微通道反应,由于物料在微通道里近似于平推流,物料返混小,生成 的产物与原料不易接触,因此可适当升高温度以加快反应速度,不仅减少了停留时间,而且反应选54 大 学 化 学 Vol.34 择性亦较高。 本实验研究了不同反应温度对实验结果的影响(图 5)。由图 5 可知,随着反应温度的升高,苯甲 醛的转化率随之升高,但高于 35 °C 后产率反而下降,温度越高产率下降越明显,其原因是产物进 一步发生了副反应。由此可知,较佳反应温度为 35 °C。