尼泊金丙酯的合成

尼泊金丙酯的合成实验报告

摘要：对羟基苯甲酸丙酯又称尼泊金丙酯，是目前世界上用途最广、用量最大、应用频率最高的一系列防腐剂，具有高效、低毒、广谱、易配伍等优点，广泛应用于日化、医药、食品、饲料及各种工业防腐方面，也是有机合成中间体

关键词：尼泊金丙酯、尼泊金酸、正丙醇、大孔树脂、催化合成

前言：尼泊金丙酯是国际上公认的广谱性高效食品防腐剂,美国、欧洲、日本、加拿大、韩国、俄罗斯等国都允许尼泊金酯在食品中应用。被广泛应用于酱油、醋等调味品、腌制品、烘焙食品、酱制品、饮料、黄酒以及果蔬保鲜等领域。我国GB2760中规定尼泊金乙酯、尼泊金丙酯以及尼泊金甲酯钠、尼泊金乙酯钠、尼泊金丙酯钠盐可以作为食品防腐剂。 尼泊金丙酯亦称对羟基苯甲酸丙酯,由于它具有酚羟基结构,所以抗细菌性能比苯甲酸、山梨酸都强。

对羟基苯甲酸与正丙醇在催化剂作用下可生成对羟基苯甲酸丙酯：

C7H6O3 + CH3CH2CH2OH ⇌ C10H12O3 + H2O

实验中对羟基苯甲酸用量为0.05ml,醇过量3倍，理论产量为9g。根据不同催化剂，产率也有所不同，本实验分别用NKC-9和732型大孔树脂进行催化合成尼泊金丙酯，从中筛选出最佳的催化剂。

仪器与试剂

药品试剂：尼泊金酸、正丙醇、饱和氯化钠溶液、95%乙醇、10 %的碳酸钠、大孔树脂，环己烷、沸石、活性炭。

仪器：显微熔点测定仪（含载片）；真空抽滤机；磁力搅拌电热套（包括磁粒）；天平；分水回流装置（包括三口烧瓶1个，分水器一个，球形冷凝管一个，橡胶塞一个，带塞温度计一个，橡胶管若干）；蒸馏装置（包括100ml圆底烧瓶2个，蒸馏头1个，带塞温度计1个，直形冷凝管1个，接引管1个，橡胶管若干）；减压抽滤装置（布氏漏斗1个，吸滤瓶1个，滤纸若干，表面皿1个，吸耳球1个）；酸度计；100ml容量瓶1个，烧杯2个，玻璃棒1根，蒸发皿1个。

实验步骤： 1.催化剂的选择：

分别用NKC-9和732型大孔树脂在以下条件催化合成尼泊金丙酯：

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在100mL 圆底烧瓶中加入对羟基苯甲酸用量6.9g(0.05mol)，11.2ml（0.15mol）正丙醇，4.8g（用量为反应物总质量的30%）大孔树脂，5ml环己烷（带水剂）和沸石充分

混匀，磁力搅拌，加热分水回流三个小时（分水器中不再生成水）。冷却烧瓶、静置，将反应液用倾析法转移至蒸馏瓶，蒸馏分离未反应的正丙醇以及环己烷，固体催化剂留于瓶底待重复利用。将蒸馏余液倾入蒸馏水中，用10 %的碳酸钠溶液调pH至7-8，先搅拌后静置，待固体产物全部析出，经抽滤，洗涤，烘干至恒重，得白色晶体状固体产品，称重，计算出尼泊金丙酯的产率。比较两种催化剂的效率，选择最佳催化剂。 2.催化剂用量对产率的影响：

在100mL圆底烧瓶中加入对羟基苯甲酸用量6.9g(0.05mol)，11.2g（0.15mol）正丙醇和大孔树脂（用量分别为3.2g、4.0g、4.8g、5.6g和6.4g）充分混匀分别加热回流3小时。

冷却烧瓶、静置，将反应液用倾析法转移至蒸馏瓶，减压蒸馏分离未反应的正丙醇可循环使用，固体催化剂留于瓶底待重复利用。将蒸馏余液倾入蒸馏水中，用10 %的碳酸钠溶液调pH至7-8，先搅拌后静置，待固体产物全部析出，经抽滤，洗涤，烘干至恒重，得白色晶体状固体产品，称重，计算出尼泊金丙酯的产率。找出催化剂最佳用量。 3.产品分析：

（1）重结晶：将粗产品按粗酯：95%乙醇：水：活性炭为1：0.6：4.0：0.06的比例混合，加热至粗酯溶解，趁热减压抽滤，将滤液冷却结晶，减压抽滤获得重结晶后晶体。 （2）熔点测定：将电源线和传感器按要求连接好。将两片载玻片洗净晒干后，取几颗

重结晶后样品放在一载玻片上，用另一载玻片盖上，轻轻压实，然后将其放置于加热台上，盖上隔热玻璃。调节显微镜，使其焦点对准样品。打开电源开关，测定待测样品的熔点，让升温由快→渐慢→平缓。观察待测样品的熔化过程。当晶体棱角开始变圆并有液体产生时为初熔，完全液化为全熔，记录初熔点和全熔点。如需重复测试，需使温度降至熔点值以下40℃。 4.实验装置图： 分水回流装置

结果与讨论：

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1.结果检测：按本实验方法合成出的尼泊金丙酯为白色晶体，熔程为94-98℃。实验中将粗产品重结晶之后测量熔点，其熔程为95-100℃，符合此产品熔程标准。

2.不同催化剂的影响： 表一：

不同催化剂的影响（30%用量） 催化剂种类 产量/g 产率 NKC-9型 6.3 70% 732型 2.8 31.1% 由表一可知，用NKC-9几732型大孔树脂分别催化合成尼泊金丙酯，实验表明，用NKC-9的产率明显高出732型许多，而且是超出一倍之多。用硫酸做催化剂时，实验产率仅能达到30%-40%，而用NKC-9在30%催化时产率可达70%，因此该催化剂具有实际应用价值可取代硫酸或固体超强酸催化合成酯类。

3.催化剂用量的影响 表二： 催化剂用量的影响 用量 产量 产率 图一：

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20% 1.6 17.7% 25% 4.4 48.9% 30% 6.3 70% 35% 5.5 61.1% 40% 1.6 17.7%

催化剂用量的影响80.00%70.00%60.00%50.00%产率40.00%30.00%20.00%10.00%0.00%20%25%30%用量35%40%

由表二及图一可知，催化剂的用量从反应总量的20%增加至25%时，产率明显增高，这是因为催化剂的用量与反应体系在一定范围内呈线性正相关，当从25%增至30%时，产率增加趋于平缓，并且在用量为30%时产率达到最高，当用量超过30%时，产率反而下降所以催化剂用量为反应物总质量的30%为适宜。

4.实验中问题：根据文献值，用NKC-9催化产率在催化剂用量为总反应物的30%时可达96%，而本实验最高产率仅为70%，故此实验理论产率较低。 主要原因有：

（1） 回流时间较短；

（2） 反应不完全，在回流结束时仍有部分尼泊金酸未反应完；

（3） 反应温度控制不稳定，实验过程中一开始温度升高太快，在将近80℃时便开始回

流，而且回流近半小时后温度突然升至九十多度甚至超过一百度；

（4） 在实验中，由于略去了大孔树脂催化的预处理，导致其酸性不足，降低反应产率。 结论：

在尼泊金丙酯催化合成实验中，以对羟基苯甲酸及正丙醇为原料，大孔树脂催化合

成，反应条件温和，可操作性高，最高产率可达70%。大孔树脂催化合成尼泊金丙酯具有快速、节能、催化剂可循环利用、催化活性好和对环境友好等优点，符合当今绿色化学合成的潮流，可望在工业领域推广。

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参考文献：

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科技大学 化学与化工学院

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