蔗糖苯甲酸酯的合成

朱霄鵬 姜國平 申利娟 嚴曉陽 鄭紹成

（1.浙江迪耳化工有限公司，浙江 金華 321016；2.浙江師范大學化學與生命科學學院，浙江 金華 321004）

蔗糖苯甲酸酯為無色至微黃色玻璃狀固體或白色粉末，是一種優良的樹脂及塑料的功能性添加劑，用于高級油墨、涂料用樹脂及塑料改性劑和增塑劑等,亦可用作指甲油成膜劑[1-4]。

酯類產品的合成通常用酸、酸酐或酰氯與含羥基的化合物酰化而得，蔗糖分子中含有8個羥基，為達到全酰化的目的，酰化劑通常選用酰化能力較強的酸酐或酰氯[5-6]。本文采用工業上易得的苯甲酰氯為酰化劑，氫氧化鈉為除酸劑，具有反應速度快，產品酯化程度高的優點。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

儀器：安捷倫7890A氣相色譜，JJ-3數顯控溫電動攪拌器，2XZ-2真空油泵，旋轉蒸發儀R-1O01N，721分光光度計。

試劑：工業級苯甲酰氯、食用級蔗糖、化學純氫氧化鈉、化學純甲苯。

1.2 實驗步驟

在裝有電動攪拌器、溫度計及兩個分別裝有苯甲酰氯和30%液堿的恒壓滴液漏斗的250 mL四口燒瓶中先加入甲苯、蔗糖。在冰水浴中攪拌降溫冷卻，先后滴加入30%液堿和苯甲酰氯，控制反應溫度和反應液的pH。滴加完畢后保溫反應，反應結束后，用熱水洗滌至水層pH=7～8，有機層用旋轉蒸發儀蒸餾回收溶劑，即得產品。分別檢測產品的酯化度、溶劑殘留（GC）[7]、酸度（以苯甲酸計）和濁度（透過百分率）。產品的收率按蔗糖八取代苯甲酸酯計算。反應方程式如下：

2 結果與討論

2.1 合成正交實驗

根據單因素實驗，設計了4因素3水平正交實驗，考察各因素對蔗糖苯甲酸酯合成收率的影響，結果見表1和表2。

表1 正交實驗因素及水平表

表2 正交實驗方案及結果

圖1 正交實驗結果

由表2可見，各因素對產品的收率影響順序為：pH＞反應溫度＞原料配比＞反應時間。各因素的最優組合是 A3B3C2 D1，即 n（苯甲酰氯）：n（蔗糖）=9.2:1，反應時間為5 h，pH為11，反應溫度控制在5℃。在最優條件下制備了產品蔗糖苯甲酸酯，其收率為95.7%（以蔗糖八取代苯甲酸酯計）。

在最優條件下做穩定性實驗，結果見表3。

表3 重復實驗產品收率

2.2 產品的質量

在最優條件下合成的蔗糖苯甲酸酯，常溫下為白色固體粉末，熔融冷卻后為玻璃狀固體，經檢測，其酯化度為 7.7，溶劑殘留（GC）為 1×10-3，濁度（透過百分率）為96.5%，酸度（以苯甲酸計）為0.22%。產品符合質量標準的要求。

3 結論

（1）以苯甲酰氯和蔗糖為原料，甲苯為溶劑，氫氧化鈉為縛酸劑，合成了產品蔗糖苯甲酸酯，得出該路線最佳反應條件是：n(苯甲酰氯)：n(蔗糖)=9.2:1，反應時間為5 h，反應溫度為 5℃，pH為11。在此條件下合成的產品符合質量標準，產品總收率為95.7%。

（2）從實驗過程中看出，反應時間和原料投料比對收率的影響較小，從生產效率和原料成本上考慮，工業化生產工藝中可以選擇相對較短的反應時間和較小的原料投料比以節約生產成本。

（3）合成過程中原料均為市場上易得，工藝具有反應條件溫和，產品收率高，反應易于控制等優點，是實現工業化生產較理想工藝。

[1]Charles W.Paul,Matthew L.Sharak Sucrose benzoate as a tackifier for water sensitive or biodegradable hot melt adhesives:EP,0741177 A2[P].1996-11-06.

[2]Justin Rajesh Rajian and Edward L.Quitevis.Translational diffusion in sucrose benzoate near the glass transition:Probe size dependence in the breakdown of the Stokes-Einstein equation[J].Journal of Chemical Physics.2007,126(22):224506.

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[7]USP-467,有機揮發性雜質—殘留溶劑的限制[S].