CN100341835C - 肉桂酸的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种肉桂酸的制备方法，其步骤是：将原料1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷与咪唑、季胺类，吡啶类、季磷类的一种离子液体，按摩尔比1∶0.25～10混合，油浴中，搅拌下加热80℃～190℃的温度条件下，离子液体和原料形成均相或者非均相的体系，在此条件下加入水与原料的摩尔比为1.1∶1的水，进行水解反应，1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷分解放出氯化氢，开始生成肉桂酸，加水结束后，再保温1小时，然后加入水与原料的摩尔比为20∶1的水，冷却至30℃，析出固体，抽滤得肉桂酸，滤液减压脱水，得到回收的离子液体。采用无任何外加催化剂的反应，方法简单，收率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备肉桂酸的方法，该方法是在无挥发性有机溶剂和催化剂的条件下，以环境友好的离子液体为反应溶剂和催化剂，和水一起进行水解反应，生成肉桂酸。
背景技术
肉桂酸，又名桂皮酸，3-苯基-2-丙烯酸，分子式为C9H6O2，熔点130～134℃。外观为白色或淡黄色微细针状结晶性粉末，具有淡甜气息和爽快的香气，溶于热水、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿、冰醋酸和大多数非挥发性油类，其天然品存在于苏合香脂、桂小油、罗勒油等香料植物中。它有顺反两种异构体，一般说肉桂酸均指反式异构体。肉桂酸广泛应用于药物、香料、农药、塑料和感光树脂等，也用作植物生长促进剂、长效杀菌剂、果品蔬菜的防腐和测定铀、钒及分离钍的试剂等。随着新型保健甜味剂阿巴斯甜在国内外的兴起，肉桂酸市场迅速扩大，市场前景极为广阔。
肉桂酸有许多已知的合成方法，其中Perkin法自50年代实现工业化以来，其工艺日趋完善，已成为国内外生产厂家生产肉桂酸的主要方法；但由于该法存在收率低、能耗高的弱点，所以研究合成肉桂酸的新工艺愈来愈受到人们的重视。其中，以苯乙烯和四氯化碳为原料的苯乙烯法最有应用前景。
在专利CZ209347中，公布了一种以苯乙烯和四氯化碳为原料，在金属催化剂存在下进行自由基加成反应生成1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷，然后在酸性条件下水解生成肉桂酸的方法，收率约80％。后来，在专利US4806681中，又公布了一种以冰乙酸、三氟乙酸、甲酸等有机酸为溶剂、硫酸为催化剂的方法，在反应结束后，对于多余的有机酸进行回收再利用。该方法在实际生产中必定带来很大的溶剂损耗，更重要的是以硫酸作催化剂，副反应较多，影响了产品的收率，生产成本较高。
众所周知，水解反应是一个选择性较低、反应较慢的过程。因此，像1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷这种含有很多氯原子的化合物，水解的时候收率比较低(J.Chem.Soc.1887(1963))。后来有文献报道了在水解反应中加入FeCl3作催化剂(Tetrahedron 20，1649(1964))来提高反应收率的方法，但是这种方法的缺点是反应过程中加入FeCl3，对肉桂酸粗产品的提纯带来了困难，并且会产生较多的废水。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备肉桂酸的绿色方法，解决现有技术中存在的空收率低下、环境污染严重、使用挥发性有机溶剂、反应使用外加催化剂等缺陷。
本发明肉桂酸的制备方法的步骤是：将原料1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷与离子液体按摩尔比1∶0.25～10混合，油浴中，搅拌下加热80℃～190℃的温度条件下，离子液体和原料形成均相或者非均相的体系，在此条件下加入水水解，水和1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷的摩尔比为1.1∶1，1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷分解放出氯化氢，开始生成肉桂酸，加水结束后，再保温1小时，然后加入水析出肉桂酸，水和1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷的摩尔比为20∶1，抽滤得肉桂酸。离子液在水相中，这样溶解在水中的离子液体就可以用减压蒸馏技术回收，回收所得到的离子液可不经过任何处理即可循环利用。
适合于本发明的离子液体有咪唑、胺类，呱类、季磷类等形成的各种离子液，这些原料已可在市场上购买，或者可按已知的方法合成(Green.Chem.，2004，6，75-77)，更具体的，所用离子液是指有机阳离子和有机或者无机阴离子形成的一种常温下是液体的溶液。如[Bmim][HSO4]、[Emim][HSO4]、[Hmim][HSO4]、[Bmim][PF6]、[Emim][BF4]、[Bmim][BF4]、[Hmim][OOCCH3]、[Me3NH][HSO4]、[Et2NH2][HSO4]、[Et3NH][HSO4]、[But3NH][HSO4]、[iso-ProNH3][HSO4]、[n-Pro3NH][HSO4]等，优选为[Emim][HSO4]。
在本发明中，1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷与离子液在投料时的摩尔比1∶0.25～3。
本发明的反应体系温度一般应高于水的沸点，在100℃～150℃间。
本发明的优点：
(1)反应过程没有添加其他催化剂就可以直接进行水解得到反应产物。
(2)使用相对稳定的并可以不断重复利用的离子液体作为反应溶剂，可以避免使用对环境有危害的挥发性有机溶剂。
(3)由于反应体系中只有离子液体和原料，反应过程简单，操作方便，可以很好的实现在线控制反应，及时结束反应。
(4)反应中用到的溶剂可以是各种稳定的离子液体，酸性的，非酸性的都可以达到理想的要求。同时，反应中不使用挥发性的有机溶剂，这样就可以有效的避免有机溶剂挥发所带来的对环境的危害，也就不存在挥发性有机溶剂回收再利用和利用率低的问题。
(5)由于反应过程中未使用任何挥发性有机溶剂，这使得分离过程得以简化，可以简单的以水冷却反应混合物，产物结晶，利用相分离技术把产物和离子液直接分开。
该结果是出乎意料之外的，因为反应时间较使用常规有机溶剂极大地缩短了，并且有很高的选择性，副产物几乎没有。而且直接采用无任何外加催化剂的反应，方法简单，整个反应收率很高。
具体实施方式
以下的实施案例将对本发明进行更为全面的描述。
实施例1
将1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷(0.1mol)和[Bmim][HSO4](0.2mol)加入到250ml的三颈烧瓶中，三颈烧瓶置于油浴中，搅拌下加热至110℃，加入0.11摩尔水，加水结束后再保温反应1小时，然后加入2.0摩尔水，冷却至30℃，抽滤，得肉桂酸，产品收率97％。
实施例2-9
类似于实施例1，采用不同的离子液体作反应溶剂，反应结束后得如下结果(表一)：
表一
| 实施例 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 溶剂 | [Emim][HSO4] | [Hmim][HSO4] | [Bmim][PF6] | [Emim][BF4] |
| 摩尔比I∶离子液 | 1∶2 | 1∶4 | 1∶2 | 1∶4 |
| 温度 | 110℃ | 120℃ | 110℃ | 90℃ |
| 产率％ | 97 | 85 | 90 | 96 |
| 实施例 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 溶剂 | [Bmim][HSO4] | [Hmim][OOCCH3] | [iso-ProNH3][HSO4] | [But3NH][HSO4] |
| 摩尔比I∶离子液 | 1∶1 | 1∶2 | 1∶4 | 1∶2 |
| 温度 | 110℃ | 120℃ | 110℃ | 90℃ |
| 产率％ | 88 | 95 | 97 | 93 |
Claims (4)
1、一种肉桂酸的制备方法，其步骤是：将原料1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷与[Bmim][HSO4]、[Emim][HSO4]、[Hmim][HSO4]、[Bmim][PF6]、[Emim][BF4]、[Bmim][BF4]、[Hmim][OOCCH3]、[Me3NH][HSO4]、[Et2NH2][HSO4]、[Et3NH][HSO4]、[But3NH][HSO4]、[iso-ProNH3][HSO4]、[n-Pro3NH][HSO4]的一种离子液体，按摩尔比1∶0.25～10混合，油浴中，搅拌下加热80℃～190℃的温度条件下，离子液体和原料形成均相或者非均相的体系，在此条件下加入水与原料的摩尔比为1.1∶1的水，进行水解反应，1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷分解放出氯化氢，开始生成肉桂酸，加水结束后，再保温1小时，然后加入水与原料的摩尔比为20∶1的水，冷却至30℃，析出固体，抽滤得肉桂酸，滤液减压脱水，得到回收的离子液体。
2、根据权利要求1所述肉桂酸的制备方法，其特征在于1，1，1，3-四氯-3-苯基丙烷与离子液体的摩尔比1∶0.25～3。
3、根据权利要求1所述肉桂酸的制备方法，其特征在于反应温度100℃～150℃之间。
4、根据权利要求1所述肉桂酸的制备方法，其特征在于离子液体为[Emim][HSO4]。
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