一種新的1,8-辛二醇合成方法研究

摘要：以１，６－己二醇、氫溴酸、吡啶等為原料，通過溴化、置換、合成、加成、水解等反應(yīng)合成了１，８－辛二醇。經(jīng)過優(yōu)化，得到威廉遜合成的最佳反應(yīng)條件為甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷摩爾比為１∶１．２５，催化劑的用量為２．０％（占１－溴－６－氯己烷物質(zhì)的量的比例），反應(yīng)溫度為６０ ℃，反應(yīng)時(shí)間為６ ｈ，環(huán)氧乙烷加成反應(yīng)的溫度以０ ℃左右為宜，在最佳反應(yīng)條件下，總產(chǎn)率可達(dá)７０．５％。

關(guān)鍵詞：１，８－辛二醇；合成；正交試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：ＴＱ９１文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ文章編號(hào)：0439－８114（２０11）21－4456-03

Ａ Ｎｅｗ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ １，８－Ｏｃｔａｎｅｄｉｏｌ

ＺＨＵ Ｐｉｎｇ－ｈｕａ１，２，ＣＨＥＮ Ｌｉａｎ－ｆｅｎｇ２，ＣＨＥＮ Ｗｅｎ－ｂｉｎ２

（１． Ｊｉａｎｇｓｕ Ｍａｒｉｎｅ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００１，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；

２． Ｈｕａｉｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００５， Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｓｉｎｇ １，６－ｈｅｘａｎｅｄｉｏｌ， ｈｙｄｏｂｒｏｍｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ｐｙｒｉｄｉｎｅ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ， １， ８－ｏｃｔａｎｅｄｉｏｌ ｗａｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｓｔｅｐｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｒｏｍｉｄｅ， ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ， ｓｙｓｔｈｅｓｉｃ， ａｄｄｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｌｙｚａｔｉｏｎ ｅｔｃ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｗｅｒｅ， ｍｏｌａｒ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｍｅｔｈｏｘｉｄｅ ａｎｄ １－ｐｅｎｔａｂｒｏｍｏ－６－ｃｈｌｏｒｏｈｅｘａｎｅ， １∶１．２５； Cａｔａｌｙｓｔ ｄｏｓａｇｅ， ２．０％ ｏｆ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ １－ｐｅｎｔａｂｒｏｍｏ－６－ｃｈｌｏｒｏｈｅｘａｎｅ； Rｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ， ６０ ℃； Rｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ６ ｈ． Ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ｅｐｏｘｙ ｅｔｈａｎｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｒｏｕｎｄ ０ ℃． Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｙｉｅｌｄ ｏｆ １，８－ｏｃｔａｎｄｉｏｌ ｃｏｕｌｄ ｒｅａｃｈ ｕｐ ｔｏ ７０．５％ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｒｅａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄs： １，８－ｏｃｔａｎｄｉｏｌ； ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ； ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ

１，８－辛二醇是一種用途較廣的有機(jī)原料，可以用于合成不凝血生物材料［１］、液晶材料［２］、生物可降解的功能高分子材料［３，４］、蜂王酸［５］和ＭＲＩ造影劑［６］等。傳統(tǒng)辛二醇的生產(chǎn)工藝是以辛二酸二乙酯為原料，銅－鉻氧化物為催化劑，在高溫高壓下加氫還原而成［７］。這種方法在工業(yè)上要達(dá)到高溫高壓，加氫催化的條件是比較困難的，而且產(chǎn)率不高。還有一些方法以氫化鋰鋁作為還原劑，但是成本太高，且對(duì)試劑的無水處理要求非常嚴(yán)格，使其實(shí)際應(yīng)用受到限制。本研究設(shè)計(jì)了以１，６－己二醇為原料，依次經(jīng)過溴化、威廉遜合成、格利雅試劑制備、環(huán)氧乙烷加成和水解等步驟，可成功地制得１，８－辛二醇，此方法目前尚無文獻(xiàn)報(bào)道。

１實(shí)驗(yàn)

１．１試劑與儀器

１，６－己二醇（上海試劑公司）、氫溴酸（徐州溶劑廠）、苯（上海試劑公司）、吡啶（上海試劑公司）、氯化亞砜（濱州化工廠）、四氫呋喃，以上試劑均為ＡＲ級(jí)。

循環(huán)水式多用真空泵（鞏義市予華儀器廠）；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海一恒科技有限公司）；ＸＴ－４型數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀（北京第三光學(xué)儀器廠），溫度未經(jīng)校正；１１０２ＧＣ氣相色譜儀（上海分析儀器廠）；ＰＥ２４００型元素分析儀；Ｎｉｃｏｌｅｔ ６０ＳＸＲ－ＦＴＩＲ紅外光譜儀；Ｖａｒｉａｎ ＩＮＯＶＡ－２００核磁共振儀（ＤＭＳＯ－ｄ６）（美國(guó)）。

１．２反應(yīng)原理

ＨＯ（ＣＨ２）６ＯＨ＋ＨＢｒ→Ｂｒ（ＣＨ２）６ＯＨ＋ＳＯＣl２→Ｂｒ（ＣＨ２）６Ｃl＋ＣＨ３ＯＮａ→ ＣＨ３Ｏ（ＣＨ２）６ＣlＭｇＣl＋■→ＨＯ（ＣＨ２）８ＯＨ

１．３合成方法

１．３．１溴化反應(yīng)將１，６－己二醇９．３６ ｇ、氫溴酸９．７ ｍＬ和溶劑苯１５０ ｍＬ加入２５０ ｍＬ的燒瓶中加熱、攪拌。溫度達(dá)７０ ℃左右時(shí)開始回流，反應(yīng)２４ ｈ后燒瓶底部有無色的液體生成。通過蒸餾將產(chǎn)物１－溴己醇分離出來，經(jīng)水洗、干燥得產(chǎn)品。

１．３．２氯化亞砜置換反應(yīng)稱取０．５８ ｍｏｌ的１－溴己醇、０．０２９ ｍｏｌ的吡啶、０．３９ ｍｏｌ的氯化亞砜加入燒瓶中加熱并把溫度控制在４０～５０ ℃，燒瓶中微有氣泡冒出，反應(yīng)４ ｈ左右，待反應(yīng)結(jié)束后，得產(chǎn)物１－溴－６－氯己烷。

１．３．３威廉遜合成（Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）將甲醇鈉、１－溴－６－氯己烷和催化劑二甲基亞砜按一定比例投入，在一定溫度下充分?jǐn)嚢枰欢螘r(shí)間后，得６－氯己甲醚等混合物，精餾后得純度較高的６－氯己甲醚。采用正交設(shè)計(jì)，考察反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷的摩爾比、催化劑的用量（占１－溴－６－氯己烷物質(zhì)的量的比例）對(duì)６－氯己甲醚產(chǎn)率（６－氯己甲醚的實(shí)際產(chǎn)量／威廉遜合成反應(yīng)的理論產(chǎn)量×１００％）的影響，以得出最佳合成條件（表１）。

１．３．４格利雅試劑的制備將四氫呋喃和鎂絲放入帶有回流冷凝器的三口燒瓶中加熱，使之回流。回流過程中將６－氯己甲醚慢慢滴入燒瓶中，鎂絲漸漸溶解。反應(yīng)完畢后密封保存，備下一步使用。

１．３．５環(huán)氧乙烷加成反應(yīng)在玻璃燒瓶中加入無水四氫呋喃，用冰水冷卻，連續(xù)通入氮?dú)鈱⑵恐锌諝庵贸觥h(huán)氧乙烷于液面下導(dǎo)入。分別在－５、０、５和１０ ℃條件下，將格利雅試劑用恒壓滴定器緩緩滴入，充分?jǐn)嚢琛７磻?yīng)結(jié)束后將定量的稀鹽酸慢慢加入上述反應(yīng)液中，使－ＯＭｇＣｌ基團(tuán)水解成羥基，計(jì)算環(huán)氧乙烷加成反應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)率。

１．３．６水解反應(yīng)用ＨＢｒ水解加成反應(yīng)產(chǎn)物，水解后得到的產(chǎn)物用苯加熱萃取分出苯層，然后冷卻，使產(chǎn)物從苯中結(jié)晶出來，干燥得到最后產(chǎn)品。稱重，計(jì)算１，８－辛二醇的產(chǎn)率（產(chǎn)率＝１，８－辛二醇的實(shí)際產(chǎn)量／總反應(yīng)的理論產(chǎn)量×１００％）。

１．４產(chǎn)物檢測(cè)

采用熔點(diǎn)測(cè)定、氣相色譜分析、元素分析和紅外光譜分析對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行定性分析。①熔點(diǎn)測(cè)定：采用ＸＴ－４型數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀測(cè)定產(chǎn)物的熔點(diǎn)；②氣相色譜分析：結(jié)晶產(chǎn)品用１１０２ＧＣ氣相色譜儀分析，檢測(cè)條件為色譜柱ＳＥ－５４，內(nèi)徑０．３２ ｍｍ，長(zhǎng)３０ ｍ，石英毛細(xì)管柱，載氣為氮?dú)猓瑱z測(cè)器為氫火焰離子檢測(cè)器；氣化溫度３００ ℃；柱溫２００ ℃，③元素分析：采用ＰＥ２４００型元素分析儀分析產(chǎn)物的元素組成；④紅外光譜分析：采用ＫＢｒ壓片法，應(yīng)用Ｎｉｃｏｌｅｔ ６０ＳＸＲ－ＦＴＩＲ紅外光譜儀進(jìn)行分析。

２結(jié)果與討論

２．１正交試驗(yàn)結(jié)果

從正交試驗(yàn)結(jié)果（表２）來看，４因素中甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷的摩爾比對(duì)６－氯己甲醚的產(chǎn)率影響最大，其次為反應(yīng)時(shí)間，再次為催化劑用量，反應(yīng)溫度對(duì)６－氯己甲醚的產(chǎn)率影響最小。威廉遜合成的最佳反應(yīng)條件為Ａ２Ｂ３Ｃ１Ｄ２，即甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷的摩爾比為１∶１．２５，催化劑的用量為２．０％，反應(yīng)溫度為６０ ℃，反應(yīng)時(shí)間為６ ｈ，此時(shí)６－氯己甲醚的產(chǎn)率為７２．７％，高于其他實(shí)驗(yàn)組合。

２．２環(huán)氧乙烷加成反應(yīng)的溫度對(duì)辛二醇產(chǎn)率的影響

環(huán)氧乙烷加成反應(yīng)時(shí)，將格利雅試劑慢慢滴入，在反應(yīng)溫度為０ ℃時(shí)，辛二醇產(chǎn)率（１，８－辛二醇的實(shí)際產(chǎn)量／加成反應(yīng)的理論產(chǎn)量×１００％）最高，為９５．９％，溫度升高或降低，辛二醇產(chǎn)率都降低（圖１）。

２．３產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果

經(jīng)熔點(diǎn)測(cè)定，產(chǎn)物熔點(diǎn)為６２～６３ ℃，與文獻(xiàn)報(bào)道一致［８］；氣相色譜分析顯示ｗ（１，８－辛二醇）≥９８％；元素分析結(jié)果顯示產(chǎn)物化學(xué)式為Ｃ８Ｈ１８Ｏ２，元素組成實(shí)測(cè)值（計(jì)算值）為：ｗ（Ｃ）＝５１．０％（５１．６％），ｗ（Ｈ）＝９．７３％（９．６８％）；紅外光譜分析結(jié)果為ＩＲ（cm－１）：３ ３３３（ｓ，νＣＨ），２ ９３７（ｓ，νＣＨ），２ ８９０（ｍ，νＣＨ），２ ８５２（ｓ，νＣＨ），１ ４６１（ｍ，δＣＨ），１ ３５５（ｍ，δＣＨ面內(nèi)），１ ０４９（ｓ，νＣ－Ｏ）。１ＨＮＭＲ（δ）：１．３２１～１．３２９（ｍ，８Ｈ，１，１’，２，２’ＣＨ２），１．５１１～１．５３４（ｍ，２Ｈ，－ＯＨ），１．５３４～１．５６６（ｍ， ４Ｈ，３，３’ＣＨ２），３．６０４～３．６４８（ｍ，４Ｈ，４，４’ＣＨ２）。綜合檢測(cè)結(jié)果可知產(chǎn)物為１，８－辛二醇。

３結(jié)論

１）以１，６－己二醇為原料，依次經(jīng)過溴化、威廉遜合成、格利雅試劑制備、環(huán)氧乙烷加成和水解可成功地制得１，８－辛二醇，在最佳反應(yīng)條件下，實(shí)驗(yàn)總產(chǎn)率為７０．５％。

２）通過正交試驗(yàn)得出１－溴－６－氯己烷合成６－氯己甲醚的最佳反應(yīng)條件：甲醇鈉與１－溴－６－氯己烷摩爾比為１∶１．２５，催化劑的用量為２．０％（占１－溴－６－氯己烷的物質(zhì)的量的比例），反應(yīng)溫度為６０ ℃，反應(yīng)時(shí)間為６ ｈ。

３）根據(jù)環(huán)氧乙烷加成實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，環(huán)氧乙烷加成反應(yīng)的溫度以０ ℃左右為宜。

４）此實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)可在常壓和較低溫度下進(jìn)行，對(duì)比以前的高溫高壓和加氫催化反應(yīng)，條件更溫和，反應(yīng)的總產(chǎn)率較高。通過進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，有望用于大量生產(chǎn)，市場(chǎng)前景較好。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 王玲，楊志謀，陳林，等． 含羥基的２－烷氧基－２－氧代－１，３，２－二氧磷雜環(huán)戊烷及其磷酰膽堿系列的合成與表征［Ｊ］． 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào)， ２００３，２４（６）：１０３４－１０３６．

［２］ 萬有志，蔡洪偉，張敬暢． 含羥基偶氮類介晶化合物的合成及相變行為研究［Ｊ］． 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，２００３，３０（３）：９２－９５．

［３］ 李鐵騎，齊昆． 微生物聚酯的合成和應(yīng)用研究進(jìn)展［Ｊ］． 現(xiàn)代化工，１９９４，１４（９）：１４－１７．

［４］ 唐培堃．精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)及工藝學(xué)［Ｍ］．天津：天津大學(xué)出版社，１９９３．１１．

［５］ 王龍杰，盧澤勤． 蜂王酸的應(yīng)用及制備［Ｊ］． 廣西化工，１９９６，２５（１）：３８－４２．

［６］ 徐壽昌． 有機(jī)化學(xué)［Ｍ］．北京：高等教育出版社，１９９３．

［７］ 錢旭紅． 工業(yè)精細(xì)有機(jī)合成原理［Ｍ］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，２０００．

［８］ 劉光啟，馬連湘，劉杰．化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)（有機(jī)卷）［Ｍ］． 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，２００２．５５５．