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尼泊金酯是一种广谱高效的防腐剂,被广泛的应用于食品、医药和其他领域。其中,尼泊金乙酯及丁酯的合成研究最受人关注。本文以寻找高效、可重复使用的催化剂为目的,对尼泊金乙酯(丁酯)产品的合成进行了如下研究:首先,以对羟基苯甲酸和无水乙醇(正丁醇)为原料,筛选出甲苯-4-磺酸为催化剂,无水乙醇(正丁醇)为合成尼泊金乙酯(丁酯)的带水剂。探讨了醇酸摩尔比、催化剂用量、反应温度和反应时间对尼泊金乙酯(丁酯)合成反应的影响,通过正交和单因素实验,对尼泊金乙酯(丁酯)反应条件进行优化。(1)合成尼泊金乙酯的适宜反应条件:以0.02mol对羟基苯甲酸计,n(无水乙醇):n(对羟基苯甲酸)=3:1,m(甲苯-4-磺酸):m(对羟基苯甲酸)=0.12:1,反应温度130℃,反应时间4h。该条件下,尼泊金乙酯收率达90%以上。(2)合成尼泊金丁酯的适宜反应条件:以0.02mol对羟基苯甲酸计,n(正丁醇):n(对羟基苯甲酸)=4:1,m(甲苯-4-磺酸):m(对羟基苯甲酸)=0.12:1,反应温度140℃,反应时间3h。该条件下,尼泊金丁酯收率达99%以上。然后,合成了甲苯-4-磺酸钙、甲苯-4-磺酸钡、甲苯-4-磺酸镧、甲苯-4-磺酸锌和甲苯-4-磺酸铜五种甲苯-4-磺酸金属盐,并用热重分析仪和傅立叶变换红外光谱仪对其结构进行表征。考察了甲苯-4-磺酸金属盐催化合成尼泊金乙酯(丁酯)的催化活性,确定甲苯-4-磺酸铜为催化剂,对合成尼泊金乙酯(丁酯)反应条件进行优化。(1)合成尼泊金乙酯的适宜反应条件:以0.02mol对羟基苯甲酸计,n(无水乙醇):n(对羟基苯甲酸)=3:1,m(甲苯-4-磺酸铜):m(对羟基苯甲酸)=0.5:1,反应温度为120℃,反应时间为6h。该条件下,尼泊金乙酯收率达60%以上。(2)合成尼泊金丁酯的适宜反应条件:以0.02mol对羟基苯甲酸计,n(正丁醇):n(对羟基苯甲酸)=4:1,m(甲苯-4-磺酸铜):m(对羟基苯甲酸)=0.5:1,反应温度为140℃,反应时间为6h。该条件下,尼泊金丁酯收率达90%左右。此外,考察催化剂甲苯-4-磺酸铜的重复使用性并对其催化酯化的反应机理进行探讨。结果表明,甲苯-4-磺酸铜催化剂连续使用5次催化活性基本保持不变,尼泊金乙酯(丁酯)的收率并无明显下降。最后,对合成的目的物用IR、1HNMR等方法进行结构表征和图谱解析,确定合成的产品即为尼泊金乙酯和尼泊金丁酯。测定产品的纯度、酸度、熔点、干燥失重和灼烧残渣,确定合成的产品均符合美国使用化学品法典(FCC)质量标准的要求。