三甘醇雙對甲苯磺酸酯合成條件的優(yōu)化

顧越飛 張顧平 馬純

摘 要： 目前有機化學實驗教材雖然種類繁多，但是教材中的實驗項目存在重復(fù)現(xiàn)象，并且部分高校多年來有機化學實驗項目沒有改變，這對于工科院校培養(yǎng)學生的動手和思考能力非常不利，所以開發(fā)新的實驗項目應(yīng)用到學生的實驗課堂中提高學生的實驗操作技能和思維能力是十分必要的。本文擬對三甘醇雙對甲苯磺酸酯的合成條件進行優(yōu)化，以便有利于現(xiàn)行的有機化學實驗教學。

關(guān)鍵詞： 有機化學實驗項目 新實驗項目 三甘醇雙對甲苯磺酸酯 合成條件

三甘醇雙對甲苯磺酸酯是常用的有機中間體，在超分子化學、材料化學、環(huán)境化學等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用[1]。合成三甘醇雙對甲苯磺酸酯的實驗方法簡單，但是實驗過程包含很多實驗基本操作。可以對實驗條件進行優(yōu)化，找到適合作為學生實驗的較優(yōu)，目前合成三甘醇雙對甲苯磺酸酯的方法主要有三種：（1）1972年，dale將對甲苯磺酰氯分批加入三甘醇的吡啶溶液中制得了三甘醇雙對甲苯磺酸酯；（2）1980年，吳成泰將對甲苯磺酰氯與三甘醇混合后直接反應(yīng)制的三甘醇雙對甲苯磺酸酯；（3）1994年，趙明根將三甘醇緩慢的滴加到對甲苯磺酰氯中反應(yīng)制得三甘醇雙對甲苯磺酸酯[4]。比較這三種實驗方法，我們發(fā)現(xiàn)主要是加料順序有所改變，但是第一、二種反應(yīng)的產(chǎn)率都較低，而第三種反應(yīng)的時間較短且產(chǎn)率較高，整個實驗過程可在六七小時內(nèi)完成，產(chǎn)率為88%左右。本文擬以第三種實驗方法為參考，旨在通過改變?nèi)軇┑挠昧俊⑺幤返挠昧浚业竭m合作為有機化學實驗項目的較優(yōu)條件。

一、合成三甘醇雙對甲苯磺酸酯較優(yōu)條件的篩選

對甲苯磺酰氯的用量和三甘醇的投料摩爾比與趙明和韓江華所做實驗的相同。我們首先確定對甲苯磺酰氯的用量為5克，然后根據(jù)摩爾比換算出三甘醇的用量為1.5g。在此條件下我們考察了溶劑的用量對最終產(chǎn)率的影響。實驗結(jié)果如表一：

表一 吡啶的用量對反應(yīng)產(chǎn)率的影響

從表一可以看出當溶劑為8.5mL時，三甘醇雙對甲苯磺酸酯的產(chǎn)率最高。接著我們以8.5mL吡啶為溶劑，對甲苯磺酰氯的用量為5g，三甘醇的用量為1.5g，以考察反應(yīng)時間對反應(yīng)產(chǎn)率的影響。實驗結(jié)果如表二：

表二 反應(yīng)時間對反應(yīng)產(chǎn)率的影響

從表二可以看出當反應(yīng)時間為2.5h時，三甘醇雙對甲苯磺酸酯的產(chǎn)率最高。但是如果選擇2.5h作為反應(yīng)時間，那么再加上實驗前的準備和實驗的后處理整個實驗過程較長不利于作為學生實驗項目，所以我們選擇反應(yīng)時間為1.5h，接著我們以8.5ml吡啶為溶劑，反應(yīng)1.5h，對甲苯磺酰氯的用量為5g，三甘醇的用量為1.5g，以考察濃鹽酸和水的用量對產(chǎn)品產(chǎn)率的影響。實驗結(jié)果見表三：

表三 鹽酸和水的用量對反應(yīng)產(chǎn)率的影響

從表三可以看出當濃鹽酸與水的體積分別為5.5和19.5mL時反應(yīng)的產(chǎn)率最高。

二、結(jié)語

經(jīng)過較優(yōu)條件篩選，我們最終確定了合成三甘醇雙對甲苯磺酸酯的實驗條件，在10OmL三口燒瓶中安裝上溫度計、恒壓滴液漏斗。加5g（0.026mol）對甲苯磺酰氯、8.5mL吡啶，在不斷攪拌下用冰水浴將混合液冷卻到0℃，然后通過恒壓滴液漏斗將1.5g（0.01mol）三甘醇滴加到前述的混合液中。通過滴加速度將溫度控制在5～10℃之間，滴完后繼續(xù)攪拌1.5h。在攪拌過程中，通過控制冰浴液面的高度將反應(yīng)溫度控制在80℃左右。然后通過不斷攪拌緩慢倒入含5.5mL濃鹽酸的19.5mL冷水中，即刻出現(xiàn)白色沉淀。放置0.5h并不時攪動，然后抽濾，所得固體依次用冷水、25%的氫氧化鈉溶液、冷水洗滌數(shù)次，直至濾液呈中性，抽干。于紅外燈下干燥得白色粉末狀固體。所得三甘醇雙對甲苯磺酸酯的質(zhì)量為3.35g，熔點為77℃～78℃，產(chǎn)率78%。整個實驗過程需要約4.5h，可以作為6學時的學生實驗項目，此實驗項目涉及的實驗基本操作較多，比如：恒壓滴液漏斗的使用、抽濾操作、洗滌操作、pH的檢測、冰水浴的使用等，較適合作為本科生的綜合實驗項目。

參考文獻：

[1]楊發(fā)福，陳遠蔭.大環(huán)杯芳烴冠醚的研究現(xiàn)狀與展望.合成化學，2003（11）：203.

[2]Rasmussen J K. Synthesis，1977（1）：91.

[3]吳成泰，何永炳.含吡啶環(huán)氮（王）冠的合成.有機化學，1983（6）：20.

[4]趙明根，韓江華.多甘醇雙對甲苯磺酸酯的最新合成方法.化學試劑，1994（1）：50.

[5]劉淑芬，孫琳，阮文舉，李桂華，呂峰.甘醇二苯磺酸酯的合成研究[J].魯東大學學報（自然科學版），2007（04）.

[6]趙明根，韓江華，齊景韶.多縮乙二醇雙對甲苯磺酸酯的新合成法[J].山西大學學報（自然科學版），1992（04）.