尼泊金甲酯的合成方法
【专利摘要】本发明涉及尼泊金甲酯的合成方法，在反应容器中首次加入甲醇，搅拌下慢慢加入催化剂阳离子交换树脂，再加入对羟基苯甲酸，升温至回流，待反应液升高到一定温度后，再加入脱水剂，第二次加入甲醇，继续搅拌反应，待对羟基苯甲酸反应完全，结束反应，过滤除去催化剂和脱水剂，蒸馏除去过量的甲醇，析出晶体。本发明的有益效果：⑴在催化剂和脱水剂的共同作用下提高了尼泊金甲酯的产率；⑵极大缩短了了尼泊金甲酯的合成时间，提高了合成效率；⑶可以明显减少催化剂的加入量，通过过滤即可除去催化剂和脱水剂，极大简化后处理过程，且催化剂经过再生可重复使用，具有一定的经济效益。
【专利说明】尼泊金甲酯的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及防腐剂制备【技术领域】，具体的是涉及尼泊金甲酯的合成方法。
【背景技术】
[0002]尼泊金酯即对羟基苯甲酸酯是国际上采用的一类安全有效的防腐剂，广泛地应用于食品、化妆品及医药等行业。尼泊金酯、苯甲酸钠、山梨酸钾是国际通用三大防腐剂，除尼泊金酯外，其它的均是酸性防腐剂，即在酸性条件下具有好的防腐效果，而尼泊金酯使用pH范围较广，在pH = 3?8的范围内具有良好的防腐效果，同时它还具有低毒、高效、用量少等特点，是我国重点发展的食品防腐剂之一。常用的有尼泊金甲酯、乙酯、丙酯。目前，在一些欧美国家尼泊金甲酯是应用广阔的一种防腐剂，在食品、药物、化妆品等领域已应用较多。
[0003]通常，尼泊金甲酯的合成是以对羟基苯甲酸和过量甲醇在浓硫酸催化下反应合成。大量的浓硫酸需要用浓的NaOH、NaCO3溶液反复洗涤除去，造成分离提纯复杂、设备腐蚀严重。为了解决该问题，大量研究采用固体酸、超强固体酸、负载酸为催化剂。虽然这些催化剂的采用解决了上述问题，但不论采用液体酸还是固体酸催化剂，都面临一个问题:由于甲醇不能与水共沸，而且甲醇的沸点较低，因此难以找到合适的脱水剂，随着反应进行，反应体系中的水越来越多，使甲醇和催化剂的浓度越来越低，反应越来越慢，因此尼泊金甲酯合成反应时间较长，产率难以提高。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提供一种尼泊金甲酯的合成方法，使得产率提高，缩短反应时间，所采用的阳离子交换树脂催化剂简化了后处理过程，并可循环使用。
[0005]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:尼泊金甲酯的合成方法，在反应容器中首次加入甲醇，搅拌下慢慢加入催化剂阳离子交换树脂，再加入对羟基苯甲酸，升温至回流，待反应液升高到一定温度后，再加入脱水剂，第二次加入甲醇，继续搅拌反应，待对羟基苯甲酸反应完全，结束反应，过滤除去催化剂和脱水剂，蒸馏除去过量的甲醇，析出晶体。
[0006]按上述方案，首次加入甲醇的量为甲醇总体积的1/2?2/3。
[0007]按上述方案，所述的对羟基苯甲酸与甲醇的用量按摩尔比计为1:3?1:6，所述的催化剂阳离子交换树脂加入质量为对羟基苯甲酸的5%?20%，所述的脱水剂的加入质量为对羟基苯甲酸的13%?20%。
[0008]按上述方案，所述的脱水剂为4A分子筛或3A分子筛。
[0009]本发明采用阳离子交换树脂为催化剂，并在合成过程中加入脱水剂，通过脱水剂将反应体系中的水分不断除去，使反应平衡不断右移，有利于尼泊金甲酯产率提高。并且反应后期甲醇和催化剂的浓度几乎未改变，反应速率不受影响，缩短反应时间。阳离子交换树脂催化剂简化了后处理过程，并可循环使用。所得粗产品用适量甲醇重结晶，并用活性炭脱色，得到尼泊金甲酯精品。
[0010]采用本发明的方法，在加料比对羟基苯甲酸:甲醇=1:5(摩尔比)，催化剂加入量为对羟基苯甲酸的6.5%，反应时间3.0h时，对羟基苯甲酸反应完全，且产率达到80%，当催化剂加入量为对羟基苯甲酸的13%，反应时间3.0h，产率即达到90%，所得产品的熔点在126°C?128°C之间，与文献一致。
[0011]本发明的有益效果:
[0012]⑴在催化剂和脱水剂的共同作用下提高了尼泊金甲酯的产率；
[0013]⑵极大缩短了了尼泊金甲酯的合成时间，提高了合成效率；
[0014]⑶可以明显减少催化剂的加入量，通过过滤即可除去催化剂和脱水剂，极大简化后处理过程，且催化剂经过再生可重复使用，具有一定的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本发明合成产品的FTIR图；
[0016]图2为尼泊金甲酯的标准红外谱图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合实施例对本发明做进一步详细的说明，但是此说明不会构成对本发明的限制。实施例1:
[0018]以001 X 7Na型阳离子交换树脂为催化剂，以4A分子筛为脱水剂，对羟基苯甲酸和甲醇进行反应合成尼泊金甲酯。
[0019]反应投料比:甲醇:对羟基苯甲酸=5:1(摩尔比)，阳离子交换树脂为对羟基苯甲酸质量的13%，脱水剂为对羟基苯甲酸质量的18%。
[0020]将阳离子交换树脂用去离子水浸泡24h，再用5%盐酸溶液浸泡24h，洗至中性，抽滤，烘干。
[0021]在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的反应瓶中加入约1/2的甲醇，搅拌下慢慢加入阳离子交换树脂，再加入对羟基苯甲酸，温热使固体全部溶解，再升温至轻微回流并保持。待反应温度升高到80°C以上时，加入部分脱水剂，继续搅拌反应，并快速滴加剩余甲醇，搅拌并继续加热至回流，待温度再次升高到80°C以上时再加入剩余的脱水剂，保持搅拌回流，约3.0h后对羟基苯甲酸反应完全，结束反应，趁热过滤，蒸馏滤液，回收过量的甲醇。析出晶体，称重。
[0022]将粗产品放入带有回流冷凝管的圆底烧瓶中，加入适量的甲醇，加热回流，使尼泊金甲酯刚好溶解。稍冷后加入适量的活性炭微沸片刻，趁热过滤。滤液冷却结晶，抽滤。水洗，晾置，烘干，得到尼泊金甲酯精品，称重。
[0023]实施例2:
[0024]以001 X 7Na型阳离子交换树脂为催化剂，以4A分子筛为脱水剂，对羟基苯甲酸和甲醇进行反应合成尼泊金甲酯。
[0025]反应投料比:甲醇:对羟基苯甲酸=5:1(摩尔比)，阳离子交换树脂为对羟基苯甲酸质量的6.5%，脱水剂为对羟基苯甲酸质量的18%。
[0026]将阳离子交换树脂用去离子水浸泡24h，再用5%盐酸溶液浸泡24h，洗至中性，抽滤，烘干。
[0027]在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的反应瓶中加入约1/2的甲醇，搅拌下慢慢加入离子交换树脂，再加入对羟基苯甲酸，温热使固体全部溶解，再升温至轻微回流并保持。待反应温度升高到80°C以上时，加入部分脱水剂，继续搅拌反应，并快速滴加剩余甲醇，搅拌并继续加热至回流，待温度再次升高到80°C以上时再加入剩余的脱水齐U，保持搅拌回流，约3.0h后对羟基苯甲酸反应完全，结束反应，趁热过滤，蒸馏滤液，回收过量的甲醇。析出晶体，称重。
[0028]将粗产品放入带有回流冷凝管的圆底烧瓶中，加入适量的甲醇，加热回流，使尼泊金甲酯刚好溶解。稍冷后加入适量的活性炭微沸片刻，趁热过滤。滤液冷却结晶，抽滤。水洗，晾置，烘干，得到尼泊金甲酯精品，称重。
[0029]实施例3:
[0030]以D72型阳离子交换树脂为催化剂，以4A分子筛为脱水剂，对羟基苯甲酸和甲醇进行反应合成尼泊金甲酯。
[0031]反应投料比:甲醇:对羟基苯甲酸=4:1 (摩尔比)，阳离子交换树脂为对羟基苯甲酸质量的13%，脱水剂为对羟基苯甲酸质量的15%。
[0032]将阳离子交换树脂用去离子水浸泡24h，再用5%盐酸溶液浸泡24h，洗至中性，抽滤，烘干。
[0033]在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的反应瓶中加入1/2的甲醇，搅拌下慢慢加入离子交换树脂，再加入对羟基苯甲酸，温热使固体全部溶解，再升温至轻微回流并保持。待反应温度升高到80°C以上时，加入部分脱水剂，继续搅拌反应，并快速滴加剩余甲醇，搅拌并继续加热至回流，待温度再次升高到80°C以上时再加入剩余的脱水剂，保持搅拌回流，约3.0h后对羟基苯甲酸反应完全，结束反应，趁热过滤，蒸馏滤液，回收过量的甲醇。析出晶体，称重。
[0034]将粗产品放入带有回流冷凝管的圆底烧瓶中，加入适量的甲醇，加热回流，使尼泊金甲酯刚好溶解。稍冷后加入适量的活性炭微沸片刻，趁热过滤。滤液冷却结晶，抽滤。水洗，晾置，烘干，得到尼泊金甲酯精品，称重。
[0035]图1为多次重结晶产品的FTIR图。图中3300CHT1处的-OH吸收峰、1680CHT1处的C = O吸收峰、1590、1510处是苯环吸收峰、1290处的C-O吸收峰、指纹区中1000-600范围内苯环上C-H键的面外弯曲振动吸收峰都表明该合成物质即为尼泊金甲酯。图2为尼泊金甲酯的标准谱图。对比可见，二者的谱图相似。说明合成产物确为尼泊金甲酯。
【权利要求】
1.尼泊金甲酯的合成方法，其特征在于在反应容器中首次加入甲醇，搅拌下慢慢加入催化剂阳离子交换树脂，再加入对羟基苯甲酸，升温至回流，待反应液升高到一定温度后，再加入脱水剂，第二次加入甲醇，继续搅拌反应，待对羟基苯甲酸反应完全，结束反应，过滤除去催化剂和脱水剂，蒸馏除去过量的甲醇，析出晶体。
2.按权利要求1所述的尼泊金甲酯的合成方法，其特征在于首次加入甲醇的量为甲醇总体积的1/2?2/3。
3.按权利要求1或2所述的尼泊金甲酯的合成方法，其特征在于所述的对羟基苯甲酸与甲醇的用量按摩尔比计为1:3?1:6，所述的催化剂阳离子交换树脂加入质量为对羟基苯甲酸的5%?20%，所述的脱水剂的加入质量为对羟基苯甲酸的13%?20%。
4.按权利要求1或2所述的尼泊金甲酯的合成方法，其特征在于所述的脱水剂为4A分子筛或3A分子筛。
【文档编号】C07C69/84GK104447308SQ201410657755
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】刘亚群, 陈燕舞 申请人:武汉理工大学