全 文 ：第 42卷第 6期
2008年 11月
生　物　质　化　学　工　程
BiomassChemicalEngineering
Vol.42 No.6
Nov.2008
微波辐射下乙酸柏木酯的合成
　　收稿日期:2008-09-09
　　作者简介:夏 凌(1984-),女,浙江温岭人 ,硕士生 ,从事天然产物和生物活性物质研究
　＊通讯作者:姜 萍(1969-),女,黑龙江伊春人 ,副教授 ,博士 ,从事天然产物和生物活性物质研究。
夏 凌 , 姜 萍＊
(南京林业大学化学工程学院 , 江苏 南京 210037)
摘　要:采用微波辐射技术 ,以复合磷酸(磷酸与乙酸组成)为催化剂 , 柏木脑和乙酸酐为原料 , 合成乙酸柏木酯。研究
了影响酯化反应的因素 , 并对产品进行了分析和鉴定。 通过正交试验得出最佳的反应条件为:柏木脑(柏木脑用量
5.55g)与乙酸酐的物质的量之比 1∶1.5, 催化剂用量 0.010g, 微波辐射功率 450W,辐射时间 20min。在此条件下 ,平均
酯化产率为 74.6%。
关键词:微波辐射;酯化;乙酸柏木酯
中图分类号:TQ655　　　　　　　文献标识码:A　　　　　　　文章编号:1673-5854(2008)06-0026-03
SynthesisofCedrylAcetateunderMicrowaveIradiation
XIALing, JIANGPing
(CollegeofChemicalEngineering, NanjingForestryUniversity, Nanjing210037, China)
Abstract:Cedrylacetatewassynthesizedfromcedrolandaceticanhydridebycatalysisofmixtureofphosphoricacidandacetic
acidundermicrowaveirradiation.Theoptimumreactionconditionobtainedfromorthogonalexperimentwasasfolows:molarratio
ofcedrol5.55gtoaceticanhydride1∶1.5, dosageofcatalyst0.010g, microwaveirradiationpower450Wandirradiationtime
20min.Averageyieldofcedrylacetatewas74.6%.
Keywords:microwaveirradiation;esterification;cedrylacetate
　　乙酸柏木酯是柏木系列香料中的一个重要品
种 ,具有柏木和岩兰香气 ,轻扬透发 ,留香长 ,稳定
性好 ,广泛应用于高级香料 [ 1-3] 。自然界中未发
现乙酸柏木酯的存在 ,它是通过由柏木油提取的
柏木脑与醋酐进行乙酰化反应制得 [ 4-10] 。
由于柏木脑是一个三环大位阻高级叔醇 ,乙
酰化反应时间较长(>4h),产品得率低 ,影响经
济效益 [ 8-10] 。微波诱导酯化反应操作简便 、卫生 ,
而且微波诱导反应还具有速度快 、时间短 、产率
高 、后处理方便 、产品质量好等优点。本研究采用
在微波诱导下 ,以复合磷酸为催化剂 ,柏木脑和乙
酸酐为原料 ,合成乙酸柏木酯 ,并通过正交试验探
索出合成的最佳条件 。
1　实 验
1.1　试剂与仪器
MAS-I型常压微波反应器 ,上海新仪微波化
学科技有限公司;傅立叶变换 360型 FT-IR光谱
仪 ,美国 NICOLET公司制造;7890AGC/5975C
MSD气质联用仪 , AgilentTechnoloies公司制造。
柏木脑 (湖南麻 阳广 天香料 厂 , 含 量
>95%);乙酸酐 、磷酸 、乙酸 、二甲苯 、碳酸钠 、无
水乙醇均为分析纯。
1.2　乙酸柏木酯的制备
称取 5.55g的柏木脑装入 100mL的单口烧
瓶中 ,加入 20mL二甲苯 ,充分溶解 。量取一定量
的复合磷酸 (由磷酸和乙酸以一定比例配制而
成)和乙酸酐混匀 ,加入烧瓶中。将烧瓶置于微
波反应器内 ,设定微波参数 。通冷凝水 ,在一定辐
射功率下加热回流一定时间 。反应完毕后 ,先用
10%碳酸钠溶液洗涤调节 pH值 8 ～ 9,再用去离
子水洗涤至中性 ,减压蒸馏 ,收集 185 ～ 200℃馏
分 ,冷冻结晶 。用无水乙醇重结晶得无色晶体即
为乙酸柏木酯。
第 6期 夏 凌 ,等:微波辐射下乙酸柏木酯的合成 27　
2　结果与讨论
2.1　优化合成条件的选择
根据微波辐射下酯化反应的特点 ,选取微波辐
射功率 、微波辐射时间 、催化剂用量 、醇酐物质的量
之比作为正交试验的 4个因素 ,每个因素选 3个水
平 ,选用 L9(34)正交设计表安排试验 ,寻求反应的最
佳条件 ,柏木脑用量 5.55g,试验结果见表 1。
由试验结果可知 ,各因素的级差是不同的 ,说
明因素水平的改变对试验的影响不同 ,级差越大 ,
这个因素对试验的影响则越大 。由表 1可知 ,各
因素对酯化反应影响的顺序为:B>D>A>C,可
能的最优组合是:A3B2C2D2。
2.2　合成反应的影响因素讨论
2.2.1　辐射时间对产率的影响　微波辐射反应
时间是影响酯化产率的主要因素。酯化反应是可
逆反应 ,适当延长辐射时间 ,酯化产率会有所提
高 。但达到一定时间以后 ,再延长辐射时间酯化
产率增加不大 。与此同时 ,柏木脑是一个三环大
位阻高级叔醇 ,在酸性条件下极易发生消去反应
生成柏木烯 ,故辐射时间以 20min为宜 。
2.2.2　催化剂用量对产率的影响　催化剂用量
是影响反应的重要因素 ,催化剂用量较少时 ,产率
较低 ,随着催化剂用量的增加 ,产率得以提高 ,但
催化剂用量超过一定值 ,产率反而下降 。因为催
化剂不但能催化酯化反应 ,也能催化其逆反应 ,故
反应达到最大产率时 ,再增加催化剂用量 ,则逆反
应也加快 ,不利于酯化反应。因此催化剂用量
0.010g时 ,酯化反应产率较高 。
2.2.3　微波辐射功率对产率的影响　随着微波
功率加大 ,反应物的活化分子数增加 ,分子间的碰
撞次数也增加 ,这些都有利于酯化反应的进行。
但功率进一步加大 ,会加速副反应发生 ,使产物发
生分解 ,同时又加速其他副反应发生 ,出现焦化现
象 ,使产物发黄 ,后处理较难。所以适宜的辐射功
率选择 A2为 450W。
2.2.4　醇酐物质的量之比对产率的影响　由于
柏木脑为三环大位阻叔醇 ,所以乙酸酐应适当过
量以提高产率 。但当乙酸酐过量太多时 ,反应体
系酸性过强 ,加速副反应的发生 。所以柏木脑与
乙酸酐的物质的量之比为 1∶1.5时 ,酯化反应的
产率较高。
表 1　正交试验设计及结果分析
Table1　Designandresultsanalysisoforthogonaltest
试验号
testNo.
A
辐射功率 /W
microwavepower
B
辐射时间 /min
irradiationtime
C
n(醇)∶n(酐)
n(alcohol)∶n(anhydride)
D
催化剂用量 /g
catalystdosage
产率 /%
yield
1 400 10 1∶1.4 0.005 52.8
2 400 20 1∶1.5 0.010 66.1
3 400 30 1∶1.6 0.015 54.5
4 450 10 1∶1.6 0.010 64.9
5 450 20 1∶1.4 0.015 65.1
6 450 30 1∶1.5 0.005 55.2
7 500 10 1∶1.5 0.015 63.3
8 500 20 1∶1.6 0.005 63.8
9 500 30 1∶1.4 0.010 61.4
k
1 57.80 60.33 59.77 57.27
k2 61.73 65.00 61.53 64.13
k3 62.83 57.03 61.07 60.97
R 5.03 7.97 1.76 6.86
2.3　最佳条件下的重复实验
选取各因素中对得率影响最大者为本试验的
最佳工艺条件 ,即 A2B2C2D2 ,按照上述选取的条件
进行 3次重复实验 ,平均酯化产率为 74.6%,说明
经正交试验探索得到的最佳反应条件是可取的。
2.4　产品分析
IR测定(KBr压片):由实验所得产品的红外
光谱可知 , 1727.12cm-1处的强吸收是 C O伸
缩振动引起 , 2954.99 、2909.04 、2872.92cm-1为
饱和的 C—H的 伸缩 振动 引起 , 1256.39、
28　 生　物　质　化　学　工　程 第 42卷
1114.58cm-1处的两个强吸收带是 C—O伸缩振
动谱带 。与 SADTLER标准红外谱图基本一致。
质谱图显示产品相对分子质量为 264,且产品质
谱图与乙酸柏木酯的标准质谱图一致 。
3　结 论
3.1　在微波辐射诱导下 ,采用复合磷酸作为催化
剂 ,由柏木脑和乙酸酐合成乙酸柏木酯是完全可
行的。使用微波诱导酯化反应 ,较之传统的合成
方法 ,操作简便 ,辐射反应时间缩短 ,产品质量和
得率均有一定的提高 ,且 “三废 ”少 ,具有较好的
生产应用价值。由于辐射反应时间短 、得率较高 ,
预计生产成本会有所降低 。
3.2　由正交试验得出反应的最佳条件是:柏木脑
(柏木脑用量 5.55g)与乙酸酐物质的量之比为
1∶1.5,催化剂用量 0.010g微波辐射功率 450W,
辐射时间 20min,平均酯化产率为 74.6%。
3.3　FT-IR测定结果表明 ,产物光谱与 SADTLER
标准红外谱图基本一致;质谱图显示产品相对分
子质量为 264,且产品质谱图与乙酸柏木酯的标
准质谱图一致。
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