一種新的1,8-辛二醇合成方法研究

摘要：以１，６－己二醇、氫溴酸、吡啶等為原料，通過溴化、置換、合成、加成、水解等反應合成了１，８－辛二醇。經過優化，得到威廉遜合成的最佳反應條件為甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷摩爾比為１∶１．２５，催化劑的用量為２．０％（占１－溴－６－氯己烷物質的量的比例），反應溫度為６０ ℃，反應時間為６ ｈ，環氧乙烷加成反應的溫度以０ ℃左右為宜，在最佳反應條件下，總產率可達７０．５％。

關鍵詞：１，８－辛二醇；合成；正交試驗

中圖分類號：ＴＱ９１文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）21－4456-03

Ａ Ｎｅｗ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ １，８－Ｏｃｔａｎｅｄｉｏｌ

ＺＨＵ Ｐｉｎｇ－ｈｕａ１，２，ＣＨＥＮ Ｌｉａｎ－ｆｅｎｇ２，ＣＨＥＮ Ｗｅｎ－ｂｉｎ２

（１． Ｊｉａｎｇｓｕ Ｍａｒｉｎｅ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００１，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｈｕａｉｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００５， Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｓｉｎｇ １，６－ｈｅｘａｎｅｄｉｏｌ， ｈｙｄｏｂｒｏｍｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｐｙｒｉｄｉｎｅ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ， １， ８－ｏｃｔａｎｅｄｉｏｌ ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｅｐｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｒｏｍｉｄｅ， ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ， ｓｙｓｔｈｅｓｉｃ， ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｙｚａｔｉｏｎ ｅｔｃ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｗｅｒｅ， ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｍｅｔｈｏｘｉｄｅ ａｎｄ １－ｐｅｎｔａｂｒｏｍｏ－６－ｃｈｌｏｒｏｈｅｘａｎｅ， １∶１．２５； Cａｔａｌｙｓｔ ｄｏｓａｇｅ， ２．０％ ｏｆ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ １－ｐｅｎｔａｂｒｏｍｏ－６－ｃｈｌｏｒｏｈｅｘａｎｅ； Rｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ６０ ℃； Rｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ６ ｈ． Ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｅｐｏｘｙ ｅｔｈａｎｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｒｏｕｎｄ ０ ℃． Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｙｉｅｌｄ ｏｆ １，８－ｏｃｔａｎｄｉｏｌ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ｕｐ ｔｏ ７０．５％ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｒｅａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄs： １，８－ｏｃｔａｎｄｉｏｌ； ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ； ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ

１，８－辛二醇是一種用途較廣的有機原料，可以用于合成不凝血生物材料［１］、液晶材料［２］、生物可降解的功能高分子材料［３，４］、蜂王酸［５］和ＭＲＩ造影劑［６］等。傳統辛二醇的生產工藝是以辛二酸二乙酯為原料，銅－鉻氧化物為催化劑，在高溫高壓下加氫還原而成［７］。這種方法在工業上要達到高溫高壓，加氫催化的條件是比較困難的，而且產率不高。還有一些方法以氫化鋰鋁作為還原劑，但是成本太高，且對試劑的無水處理要求非常嚴格，使其實際應用受到限制。本研究設計了以１，６－己二醇為原料，依次經過溴化、威廉遜合成、格利雅試劑制備、環氧乙烷加成和水解等步驟，可成功地制得１，８－辛二醇，此方法目前尚無文獻報道。

１實驗

１．１試劑與儀器

１，６－己二醇（上海試劑公司）、氫溴酸（徐州溶劑廠）、苯（上海試劑公司）、吡啶（上海試劑公司）、氯化亞砜（濱州化工廠）、四氫呋喃，以上試劑均為ＡＲ級。

循環水式多用真空泵（鞏義市予華儀器廠）；電熱恒溫鼓風干燥箱（上海一恒科技有限公司）；ＸＴ－４型數字顯微熔點儀（北京第三光學儀器廠），溫度未經校正；１１０２ＧＣ氣相色譜儀（上海分析儀器廠）；ＰＥ２４００型元素分析儀；Ｎｉｃｏｌｅｔ ６０ＳＸＲ－ＦＴＩＲ紅外光譜儀；Ｖａｒｉａｎ ＩＮＯＶＡ－２００核磁共振儀（ＤＭＳＯ－ｄ６）（美國）。

１．２反應原理

ＨＯ（ＣＨ２）６ＯＨ＋ＨＢｒ→Ｂｒ（ＣＨ２）６ＯＨ＋ＳＯＣl２→Ｂｒ（ＣＨ２）６Ｃl＋ＣＨ３ＯＮａ→ ＣＨ３Ｏ（ＣＨ２）６ＣlＭｇＣl＋■→ＨＯ（ＣＨ２）８ＯＨ

１．３合成方法

１．３．１溴化反應將１，６－己二醇９．３６ ｇ、氫溴酸９．７ ｍＬ和溶劑苯１５０ ｍＬ加入２５０ ｍＬ的燒瓶中加熱、攪拌。溫度達７０ ℃左右時開始回流，反應２４ ｈ后燒瓶底部有無色的液體生成。通過蒸餾將產物１－溴己醇分離出來，經水洗、干燥得產品。

１．３．２氯化亞砜置換反應稱?。埃担?ｍｏｌ的１－溴己醇、０．０２９ ｍｏｌ的吡啶、０．３９ ｍｏｌ的氯化亞砜加入燒瓶中加熱并把溫度控制在４０～５０ ℃，燒瓶中微有氣泡冒出，反應４ ｈ左右，待反應結束后，得產物１－溴－６－氯己烷。

１．３．３威廉遜合成（Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）將甲醇鈉、１－溴－６－氯己烷和催化劑二甲基亞砜按一定比例投入，在一定溫度下充分攪拌一段時間后，得６－氯己甲醚等混合物，精餾后得純度較高的６－氯己甲醚。采用正交設計，考察反應溫度、反應時間、甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷的摩爾比、催化劑的用量（占１－溴－６－氯己烷物質的量的比例）對６－氯己甲醚產率（６－氯己甲醚的實際產量／威廉遜合成反應的理論產量×１００％）的影響，以得出最佳合成條件（表１）。

１．３．４格利雅試劑的制備將四氫呋喃和鎂絲放入帶有回流冷凝器的三口燒瓶中加熱，使之回流?；亓鬟^程中將６－氯己甲醚慢慢滴入燒瓶中，鎂絲漸漸溶解。反應完畢后密封保存，備下一步使用。

１．３．５環氧乙烷加成反應在玻璃燒瓶中加入無水四氫呋喃，用冰水冷卻，連續通入氮氣將瓶中空氣置出。將環氧乙烷于液面下導入。分別在－５、０、５和１０ ℃條件下，將格利雅試劑用恒壓滴定器緩緩滴入，充分攪拌。反應結束后將定量的稀鹽酸慢慢加入上述反應液中，使－ＯＭｇＣｌ基團水解成羥基，計算環氧乙烷加成反應產物的產率。

１．３．６水解反應用ＨＢｒ水解加成反應產物，水解后得到的產物用苯加熱萃取分出苯層，然后冷卻，使產物從苯中結晶出來，干燥得到最后產品。稱重，計算１，８－辛二醇的產率（產率＝１，８－辛二醇的實際產量／總反應的理論產量×１００％）。

１．４產物檢測

采用熔點測定、氣相色譜分析、元素分析和紅外光譜分析對產物進行定性分析。①熔點測定：采用ＸＴ－４型數字顯微熔點儀測定產物的熔點；②氣相色譜分析：結晶產品用１１０２ＧＣ氣相色譜儀分析，檢測條件為色譜柱ＳＥ－５４，內徑０．３２ ｍｍ，長３０ ｍ，石英毛細管柱，載氣為氮氣，檢測器為氫火焰離子檢測器；氣化溫度３００ ℃；柱溫２００ ℃，③元素分析：采用ＰＥ２４００型元素分析儀分析產物的元素組成；④紅外光譜分析：采用ＫＢｒ壓片法，應用Ｎｉｃｏｌｅｔ ６０ＳＸＲ－ＦＴＩＲ紅外光譜儀進行分析。

２結果與討論

２．１正交試驗結果

從正交試驗結果（表２）來看，４因素中甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷的摩爾比對６－氯己甲醚的產率影響最大，其次為反應時間，再次為催化劑用量，反應溫度對６－氯己甲醚的產率影響最小。威廉遜合成的最佳反應條件為Ａ２Ｂ３Ｃ１Ｄ２，即甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷的摩爾比為１∶１．２５，催化劑的用量為２．０％，反應溫度為６０ ℃，反應時間為６ ｈ，此時６－氯己甲醚的產率為７２．７％，高于其他實驗組合。

２．２環氧乙烷加成反應的溫度對辛二醇產率的影響

環氧乙烷加成反應時，將格利雅試劑慢慢滴入，在反應溫度為０ ℃時，辛二醇產率（１，８－辛二醇的實際產量／加成反應的理論產量×１００％）最高，為９５．９％，溫度升高或降低，辛二醇產率都降低（圖１）。

２．３產品檢測結果

經熔點測定，產物熔點為６２～６３ ℃，與文獻報道一致［８］；氣相色譜分析顯示ｗ（１，８－辛二醇）≥９８％；元素分析結果顯示產物化學式為Ｃ８Ｈ１８Ｏ２，元素組成實測值（計算值）為：ｗ（Ｃ）＝５１．０％（５１．６％），ｗ（Ｈ）＝９．７３％（９．６８％）；紅外光譜分析結果為ＩＲ（cm－１）：３ ３３３（ｓ，νＣＨ），２ ９３７（ｓ，νＣＨ），２ ８９０（ｍ，νＣＨ），２ ８５２（ｓ，νＣＨ），１ ４６１（ｍ，δＣＨ），１ ３５５（ｍ，δＣＨ面內），１ ０４９（ｓ，νＣ－Ｏ）。１ＨＮＭＲ（δ）：１．３２１～１．３２９（ｍ，８Ｈ，１，１’，２，２’ＣＨ２），１．５１１～１．５３４（ｍ，２Ｈ，－ＯＨ），１．５３４～１．５６６（ｍ， ４Ｈ，３，３’ＣＨ２），３．６０４～３．６４８（ｍ，４Ｈ，４，４’ＣＨ２）。綜合檢測結果可知產物為１，８－辛二醇。

３結論

１）以１，６－己二醇為原料，依次經過溴化、威廉遜合成、格利雅試劑制備、環氧乙烷加成和水解可成功地制得１，８－辛二醇，在最佳反應條件下，實驗總產率為７０．５％。

２）通過正交試驗得出１－溴－６－氯己烷合成６－氯己甲醚的最佳反應條件：甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷摩爾比為１∶１．２５，催化劑的用量為２．０％（占１－溴－６－氯己烷的物質的量的比例），反應溫度為６０ ℃，反應時間為６ ｈ。

３）根據環氧乙烷加成實驗結果可知，環氧乙烷加成反應的溫度以０ ℃左右為宜。

４）此實驗方法簡單，反應可在常壓和較低溫度下進行，對比以前的高溫高壓和加氫催化反應，條件更溫和，反應的總產率較高。通過進一步實驗，有望用于大量生產，市場前景較好。

參考文獻：

［１］ 王玲，楊志謀，陳林，等． 含羥基的２－烷氧基－２－氧代－１，３，２－二氧磷雜環戊烷及其磷酰膽堿系列的合成與表征［Ｊ］． 高等學校化學學報， ２００３，２４（６）：１０３４－１０３６．

［２］ 萬有志，蔡洪偉，張敬暢． 含羥基偶氮類介晶化合物的合成及相變行為研究［Ｊ］． 北京化工大學學報，２００３，３０（３）：９２－９５．

［３］ 李鐵騎，齊昆． 微生物聚酯的合成和應用研究進展［Ｊ］． 現代化工，１９９４，１４（９）：１４－１７．

［４］ 唐培堃．精細有機合成化學及工藝學［Ｍ］．天津：天津大學出版社，１９９３．１１．

［５］ 王龍杰，盧澤勤． 蜂王酸的應用及制備［Ｊ］． 廣西化工，１９９６，２５（１）：３８－４２．

［６］ 徐壽昌． 有機化學［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９３．

［７］ 錢旭紅． 工業精細有機合成原理［Ｍ］．北京：化學工業出版社，２０００．

［８］ 劉光啟，馬連湘，劉杰．化學化工物性數據手冊（有機卷）［Ｍ］． 北京：化學工業出版社，２００２．５５５．