幾種合成水楊酸甲酯的方法與影響收率的因素
常壓法合成水楊酸甲酯
向裝有電動攪拌器、回流冷凝管、溫度計的250mL三口燒瓶中加入水楊酸、甲醇及催化劑,加熱攪拌回流。反應結束后,改成蒸餾裝置,常壓蒸餾回收甲醇。冷至室溫,將剩余物轉移至分液漏斗中, 用10%NaCO3溶液中和,再水洗至中性;分層,有機層減壓蒸餾,收集115~ 117e/2.7kPa的餾分,即為產品,稱量,計算收率。
加壓法合成水楊酸甲酯
向裝有攪拌器、自動控溫儀的1L高壓釜中加入水楊酸、甲醇及催化劑,于120e(162kPa左右)下反應,反應結束后,冷至室溫出料,常壓蒸餾回收甲醇。剩余物用10%NaCO3溶液中和,水洗至中性。分出水層,有機層減壓蒸餾,收集115~117e/2.7kPa的餾分,即為產品,稱量,計算收率。
催化劑種類對水楊酸甲酯收率的影響
反應條件:n(水楊酸)Bn(甲醇)摩爾比=1B5,反應溫度110e,反應時間6h,結果見表1。

由表1可知,使用催化劑與不用催化劑對水楊酸甲酯的收率有顯著影響,在所選用的三種催化劑中,對甲苯磺酸與濃硫酸效果差不多?紤]到對設備腐蝕的影響,選用對甲苯磺酸為催化劑。
酸醇比對水楊酸甲酯收率的影響
反應條件:水楊酸20.7g,對甲苯磺酸0.5g,反應時間12h,結果見表2。

由表2可知,隨著醇量的增加,反應溫度下降;相反,醇量下降,反應溫度升高,收率增大?梢,反應溫度在一定范圍內對收率的影響要大于醇量的影響,而常壓反應溫度受制于甲醇的沸點。因此,本實驗通過加壓的方法提高反應溫度。并在加壓的反應條件下:水楊酸20.7g,對甲苯磺酸0.5g,反應時間6h,反應壓力140kPa,考察了醇酸比對收率的影響,結果見表3。

由表3可知,通過加壓,反應溫度提高,收率也隨之提高,當n(水楊酸)Bn(甲醇)摩爾比=1B5時收率最大,為最佳配比。
反應溫度對水楊酸甲酯收率的影響
在確定了催化劑、醇酸比的基礎上對溫度的影響進行考察,反應條件:水楊酸20.7g,甲醇36mL,對甲苯磺酸0.5g,加壓反應6h,結果見表4。

由表4可知,隨著反應溫度的升高,產品收率隨之增加,當反應溫度超過120e(對應壓力162 kPa)收率降低,在140e下反應出料時發(fā)現(xiàn),反應物顏色明顯加深,減壓蒸餾后的釜底黏稠物有所增多。這是由于溫度過高使少部分水楊酸發(fā)生氧化、聚合,同時也加快了酯的水解速度。因此,反應溫度過高,不利于提高收率。比較適宜的反應溫度應控制在120e左右。
反應時間對水楊酸甲酯收率的影響
反應條件:水楊酸20.7g,甲醇36mL,對甲苯磺酸0.5g,反應溫度120e。采用酸堿滴定分析法,用0.1mol/LKOH標準溶液,以酚酞為指示劑,跟蹤測定2、4、5、6h反應混合物,每次取樣5mL,所消耗的KOH溶液量見表5。

由表5可知,當反應進行到5h后,所消耗KOH的量變化不大,說明反應5h已接近反應平衡點,再繼續(xù)延長反應時間對轉化率影響不大。因此,反應時間以5h為宜。