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摘 要：本文以没食子酸和正丁醇为原料，对甲苯磺酸（PTSA）为催化剂，采用微波辐射技术直接酯化合成没食子酸正丁酯，并探讨了催化剂用量、酸醇摩尔比、微波辐射时间以及微波辐射功率等对酯化反应的影响。实验发现，微波诱导酯化反应操作简便、卫生，而且反应的速度快、产率高。
关键词：对甲苯磺酸 微波辐射 没食子酸正丁酯 酯化反应
一、研究目的
没食子酸正丁酯，别名3，4，5-三羟基苯甲酸正丁酯，可用作油溶性抗氧化剂，食品稳定剂，新型感光材料添加剂等，在化工、轻工、食品工业中有广泛的用途。没食子酸正丁酯的合成主要有酶促反应、直接酯化等，其中酯化反应常以浓硫酸为催化剂，其具较强氧化性，易使原料氧化，副反应增加，酯化率降低，且对设备的腐蚀严重、排放会污染环境，生产中还存在醇用量过大使其回收难度增加，反应时间较长，热量消耗过大，因此会增加生产成本影响经济效益。本文以非氧化性酸-对甲苯磺酸为催化剂，改进合成工艺，使酸和醇在合适的温度下酯化，产品质量改善，收率提高，并探索出了合成的最佳条件。
二、实验研究
1、实验主要仪器和试剂
仪器 Nicolet is5傅里叶变换红外光谱仪、WBFY201型微电脑微波化学反应器、XT-5显微熔点仪、YHG-X型远红外快速恒温干燥箱等。
试剂 没食子酸（AR）、正丁醇（AR）、对甲苯磺酸（AR）、活性炭（AR）等。
2、实验过程
将一定量的没食子酸、正丁醇和对甲苯磺酸装进100mL圆底烧瓶中摇匀，置于顶端开孔的微波炉内，将球形冷凝管与烧瓶相连，设置好微波炉的输出功率和辐射时间，启动微波炉，进行酯化反应。反应一段时间后，取出反应液滤出催化剂。蒸馏回收正丁醇，剩余稠状物趁热溶于乙醇，倾入水中静置3小时结晶，抽滤，分别用10%的NaHCO3溶液、水洗涤，重结晶。产品置于远红外快速恒温干燥箱中烘干，称重，计算产率。得到的固体为没食子酸正丁酯成品，并对产品进行熔点和IR的测定。
三、结果和讨论
1、正丁醇与没食子酸的摩尔比对产率的影响 固定没食子酸的用量为0.1mol，取对甲苯磺酸催化剂用量为0.20g，微波功率为600W，辐射加热回流20min，改变正丁醇与没食子酸的摩尔比进行实验，结果显示，产率随醇酸比的增大而不断增大，当醇酸摩尔比超过15∶1后，继续增加醇酸摩尔比值收率反而减小，由化学平衡理论知，在其它条件不变的情况下增大一种反应物的量会使平衡向右进行，使转化率增大，但对于本实验当正丁醇用量过大时，会导致体系中催化剂浓度降低，降低了反应速率，从而影响最终产率。综上所述，醇酸摩尔比选择15：1较为合适。
2、对甲苯磺酸的用量对产率的影响 固定正丁醇与没食子酸的摩尔比为15：1，微波功率600W，辐射加热回流20min，结果可知，随着催化剂用量不断增加，产率也随之增加，当催化剂用量达到0.25 g后，继续增加催化剂用量则收率逐渐减少，即在催化剂为0.25 g时产率达到最大。在实验过程中我们发现当催化剂超过0.25 g时，反应体系颜色加深，由淡黄色变为红棕色，可能是因为催化剂浓度过高使没食子酸苯环上的三个酚羟基被对甲苯磺酸氧化的程度加剧，致使产品颜色加深，所以本实验催化剂用量选择0.25g较为适宜。
3、微波功率对产率的影响 固定正丁醇与没食子酸的摩尔比为15：1，对甲苯磺酸催化剂用量为0.25g，微波辐射时间20min，改变微波功率进行实验，结果表明，增加微波功率可提高产率，640W时产率最大。继续增加微波功率，部分酯会从反应体系中冲出，反应太剧烈，不容易控制，产率下降，甚至出现炭化现象。因此，合适的微波功率应选择为640W。
4、微波辐射时间对产率的影响 固定正丁醇与没食子酸的摩尔比为15：1，对甲苯磺酸催化剂用量为0.25g，微波功率640W，改变辐射时间进行实验，结果表明，产率随微波辐射时间增加而先增加后减小。微波辐射时间过短，酯化反应不彻底，致使产品收率低；随着微波辐射时间的增加，酯化反应程度随之加深，酯的产率也越高，当辐射时间在 25 min 时收率达到最高点77.49%，当反应时间超过25 min 时产率则下降，其原因是化学反应在一段时间后，在某一程度上形成一个化学平衡，时间过长副反应程度也会加深，产物颜色变为焦黄色，这时会形成另一个平衡，使原有产物转化为其它物质，产率降低，同时考虑到时间、能耗等因素，因此微波辐射时间以 25 min为宜。
5、产品鉴定 实验所得产品为白色或淡黄色晶体，熔点为143.6℃-146.8℃与文献值（143℃-144℃）相符。从红外光谱上可以看出，在3497.20cm-1（O-H），1690.00cm-1（C=O），1249.54cm-1（C-O）处有较强的吸收峰。
采用对甲苯磺酸作催化剂，结合微波辐射技术可在较短的时间内合成没食子酸正丁酯，与传统合成方法相比，反应时间大为缩短，能耗低，不污染环境，产率高，且催化剂活性强，易与产物分离，具有潜在的工业应用前景。实验中最佳酯化条件是：没食子酸与催化剂的摩尔比为1：0.134，丁醇13.7ml，对甲苯磺酸催化剂用量为0.25g，反应温度120℃～125℃，微波功率640W，辐射时间25min时，产率77.49%。
参考文献
1、章思规，章伟.精细化学品及中间体手册（上）[M].北京：化学工业出版社，2004：920.
2、杨树，高天荣.硫酸氢钠催化合成乳酸正丁酯的研究[J].化学试剂，2002，24（5），303-304.
3、苑克国，樊君，李楠等. 微波诱导 PTSA 催化酯化合成没食子酸正丁酯[J].精细化工. 1998，15（2）：43-46.
作者简介
陈威静，1993年2月8日，女，浙江省青田县人，本科，太原师范学院化学系，研究方向：化学
关键词：对甲苯磺酸 微波辐射 没食子酸正丁酯 酯化反应
一、研究目的
没食子酸正丁酯，别名3，4，5-三羟基苯甲酸正丁酯，可用作油溶性抗氧化剂，食品稳定剂，新型感光材料添加剂等，在化工、轻工、食品工业中有广泛的用途。没食子酸正丁酯的合成主要有酶促反应、直接酯化等，其中酯化反应常以浓硫酸为催化剂，其具较强氧化性，易使原料氧化，副反应增加，酯化率降低，且对设备的腐蚀严重、排放会污染环境，生产中还存在醇用量过大使其回收难度增加，反应时间较长，热量消耗过大，因此会增加生产成本影响经济效益。本文以非氧化性酸-对甲苯磺酸为催化剂，改进合成工艺，使酸和醇在合适的温度下酯化，产品质量改善，收率提高，并探索出了合成的最佳条件。
二、实验研究
1、实验主要仪器和试剂
仪器 Nicolet is5傅里叶变换红外光谱仪、WBFY201型微电脑微波化学反应器、XT-5显微熔点仪、YHG-X型远红外快速恒温干燥箱等。
试剂 没食子酸（AR）、正丁醇（AR）、对甲苯磺酸（AR）、活性炭（AR）等。
2、实验过程
将一定量的没食子酸、正丁醇和对甲苯磺酸装进100mL圆底烧瓶中摇匀，置于顶端开孔的微波炉内，将球形冷凝管与烧瓶相连，设置好微波炉的输出功率和辐射时间，启动微波炉，进行酯化反应。反应一段时间后，取出反应液滤出催化剂。蒸馏回收正丁醇，剩余稠状物趁热溶于乙醇，倾入水中静置3小时结晶，抽滤，分别用10%的NaHCO3溶液、水洗涤，重结晶。产品置于远红外快速恒温干燥箱中烘干，称重，计算产率。得到的固体为没食子酸正丁酯成品，并对产品进行熔点和IR的测定。
三、结果和讨论
1、正丁醇与没食子酸的摩尔比对产率的影响 固定没食子酸的用量为0.1mol，取对甲苯磺酸催化剂用量为0.20g，微波功率为600W，辐射加热回流20min，改变正丁醇与没食子酸的摩尔比进行实验，结果显示，产率随醇酸比的增大而不断增大，当醇酸摩尔比超过15∶1后，继续增加醇酸摩尔比值收率反而减小，由化学平衡理论知，在其它条件不变的情况下增大一种反应物的量会使平衡向右进行，使转化率增大，但对于本实验当正丁醇用量过大时，会导致体系中催化剂浓度降低，降低了反应速率，从而影响最终产率。综上所述，醇酸摩尔比选择15：1较为合适。
2、对甲苯磺酸的用量对产率的影响 固定正丁醇与没食子酸的摩尔比为15：1，微波功率600W，辐射加热回流20min，结果可知，随着催化剂用量不断增加，产率也随之增加，当催化剂用量达到0.25 g后，继续增加催化剂用量则收率逐渐减少，即在催化剂为0.25 g时产率达到最大。在实验过程中我们发现当催化剂超过0.25 g时，反应体系颜色加深，由淡黄色变为红棕色，可能是因为催化剂浓度过高使没食子酸苯环上的三个酚羟基被对甲苯磺酸氧化的程度加剧，致使产品颜色加深，所以本实验催化剂用量选择0.25g较为适宜。
3、微波功率对产率的影响 固定正丁醇与没食子酸的摩尔比为15：1，对甲苯磺酸催化剂用量为0.25g，微波辐射时间20min，改变微波功率进行实验，结果表明，增加微波功率可提高产率，640W时产率最大。继续增加微波功率，部分酯会从反应体系中冲出，反应太剧烈，不容易控制，产率下降，甚至出现炭化现象。因此，合适的微波功率应选择为640W。
4、微波辐射时间对产率的影响 固定正丁醇与没食子酸的摩尔比为15：1，对甲苯磺酸催化剂用量为0.25g，微波功率640W，改变辐射时间进行实验，结果表明，产率随微波辐射时间增加而先增加后减小。微波辐射时间过短，酯化反应不彻底，致使产品收率低；随着微波辐射时间的增加，酯化反应程度随之加深，酯的产率也越高，当辐射时间在 25 min 时收率达到最高点77.49%，当反应时间超过25 min 时产率则下降，其原因是化学反应在一段时间后，在某一程度上形成一个化学平衡，时间过长副反应程度也会加深，产物颜色变为焦黄色，这时会形成另一个平衡，使原有产物转化为其它物质，产率降低，同时考虑到时间、能耗等因素，因此微波辐射时间以 25 min为宜。
5、产品鉴定 实验所得产品为白色或淡黄色晶体，熔点为143.6℃-146.8℃与文献值（143℃-144℃）相符。从红外光谱上可以看出，在3497.20cm-1（O-H），1690.00cm-1（C=O），1249.54cm-1（C-O）处有较强的吸收峰。
采用对甲苯磺酸作催化剂，结合微波辐射技术可在较短的时间内合成没食子酸正丁酯，与传统合成方法相比，反应时间大为缩短，能耗低，不污染环境，产率高，且催化剂活性强，易与产物分离，具有潜在的工业应用前景。实验中最佳酯化条件是：没食子酸与催化剂的摩尔比为1：0.134，丁醇13.7ml，对甲苯磺酸催化剂用量为0.25g，反应温度120℃～125℃，微波功率640W，辐射时间25min时，产率77.49%。
参考文献
1、章思规，章伟.精细化学品及中间体手册（上）[M].北京：化学工业出版社，2004：920.
2、杨树，高天荣.硫酸氢钠催化合成乳酸正丁酯的研究[J].化学试剂，2002，24（5），303-304.
3、苑克国，樊君，李楠等. 微波诱导 PTSA 催化酯化合成没食子酸正丁酯[J].精细化工. 1998，15（2）：43-46.
作者简介
陈威静，1993年2月8日，女，浙江省青田县人，本科，太原师范学院化学系，研究方向：化学