[发明专利]一种相转移催化合成苄酯的方法

说明书

本发明涉及一种相转移催化合成苄酯的方法，该方法以氧化石墨烯固载季胺盐为催化剂，以卤化苄和羧酸盐为原料，以水为溶剂，在80‑120℃条件下即可实现苄酯的高效合成，卤化苄转化率高于99％，苄酯选择性高于97％。该方法操作简单，过程绿色，催化剂易回收且复用性能好，产品后处理简单，生产成本低。

技术领域

本发明涉及相转移催化领域，特别涉及一种相转移催化合成苄酯的方法。

背景技术

苄酯是应用最为广泛的香料之一，世界年需求量巨大。其合成主要有浓硫酸酯化法和酸酐-苯甲醇法以及氯苄-羧酸钠法。由于浓硫酸污染环境、腐蚀设备,同时由于蒸馏时必须加入硼酸以破坏产物与苯甲醇的恒沸现象，会副产大量的硼酸苄酯，而硼酸苄酯给生产的后处理带来很大的负担；酸酐-苯甲醇法其成本较高，而且苯甲醇仍然会影响产物的分离；近年来氯苄-羧酸钠法研究比较广泛，但其原始工艺用到三乙胺、吡啶等挥发性强、毒性大的有机溶剂。上面三种途径在合成过程中都面临反应温度高、反应时间长、选择性有限和能耗大的问题。对于这样的大宗化学品来说，开发高效而且环境友好的催化合成体系已经逐渐引起人们的注意。

相转移催化技术是加快两相(液-液和固-液)间有机反应的有效手段，在有机合成中占有十分重要的地位，可使某些用传统方法难以实现的反应顺利进行，而且反应条件温和、操作简便、合成效率高，无论在实验室或在工业上都得到了广泛应用。该技术可用于多种类型反应，包括烷基化反应、取代反应、氧化反应、加成反应及酯化反应等，甚至还可用于大分子反应与生化反应。目前，采用相转移催化技术合成苄酯是研究者追求的热点。

用于合成苄酯的相转移催化剂有两种类型：一类是鎓盐，包括季铵盐和季鏻盐；另一类是大杂环化合物，包括冠醚和氮杂穴状化合物。由于鎓盐类相转移催化剂比较容易制备，因此被广泛使用。普通的两相相转移催化体系中催化剂难以分离回收，无法重复使用，而且还影响产物的纯度。因此研究者们将相转移催化基团固载于聚合物载体或分子筛上，开发了三相相转移催化技术，其显著的优点是可用简单的过滤方法分离出催化剂进行循环使用，从而大大提高了合成效率。然而，聚合物的溶胀性以及分子筛的高成本、扩散阻力等问题都严重制约了固体相转移催化剂的应用。

综上所述，寻找一种方法简单、成本低，效率高的合成苄酯的方法显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前苄酯合成过程繁琐、效率低下及催化剂成本高、回收复用性能差等缺陷，提供一种合成苄酯的绿色高效的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种相转移催化合成苄酯的方法，该方法以氧化石墨烯固载季胺盐为催化剂，以卤化苄和羧酸盐为原料，以水为溶剂，在80-120℃条件下进行3-8小时的反应，原料羧酸盐和卤化苄摩尔配比为1:1-2:1，搅拌速度为300-600转/分钟，其中所述的氧化石墨烯固载季胺盐的结构式为：

其中氧化石墨烯固载季胺盐催化剂是按照以下步骤进行制备的：

(1)将吡啶或1-甲基咪唑与3-氯丙基三甲氧基硅烷在烧瓶中回流反应72h，其中吡啶或1-甲基咪唑与3-氯丙基三甲氧基硅烷的质量比为1:3-1:5，反应结束后将所得物用乙醚洗涤三次以除去残余物；

(2)将步骤(1)所得物和氧化石墨烯加入到无水乙醇中并在回流状态下反应24h，两者质量比为10:1-5:1，反应结束后将所得固体物质进行乙醇洗涤、真空干燥处理，即得所述的氧化石墨烯固载季胺盐催化剂。

作为对本发明的限定，本发明所述的氧化石墨烯固载季胺盐催化剂优选氧化石墨烯固载吡啶类季胺盐，优选的工艺条件为：120℃，6h，原料摩尔配比为1.5:1，搅拌速度400转/分钟。

作为对本发明的限定，本发明所述的卤化苄为氯化苄或溴化苄，优先溴化苄；羧酸盐为碱金属的链状脂肪酸盐或碱金属的芳香酸盐，优选碱金属的链状脂肪酸盐。