1、毕业论文 开题报告 化学工程与工艺 用对甲砜基甲苯合成对甲砜基苯甲醛的研究 一、前沿部分 对甲砜基苯甲醛是新型抗生素、甲砜霉素等的重要有机中间体，俗称砜醛。对甲砜基 苯甲醛是醛基和甲砜基直接与苯基相连接而生成的化合物，因为具有类似苦杏仁的香味，曾称苦杏仁油。对甲砜基苯甲醛广泛存在于植物界 ，特别是在蔷薇科植物中，主要以苷的形式存在于植物的茎皮、叶或种子中，例如苦杏仁中的苦杏仁苷。对甲砜基苯甲醛天然存在于苦杏仁油、藿香油、风信子油、依兰依兰油等精油中。对甲砜基苯甲醛的化学性质与脂肪醛类似，但也有不同。对甲砜 基苯甲醛不能还原费林试剂；用还原脂肪醛时所用的试剂还原对甲砜基苯甲醛时，除主要产物对甲砜
2、基苯甲醇外，还产生一些四取代邻二醇类化合物和均二苯基乙二醇。在氰化钾存在下，两分子苯甲醛通过授受氢原子生成安息香。 二、主体部分 2.1 对甲砜基苯甲醛 2.1.1 对甲砜基苯甲醛的特性 该产品是生产新一代广谱抗菌素 -甲砜霉素及其氨基物的主要中间体 , 它对支持成药扩大出口、增加创汇起着重要的作用。 用于制作甲砜霉素及其氨基物等。 用于制月桂醛、月桂酸、苯乙醛和苯甲酸苄酯等，也用作香料 。 GB 2760-1996 规定为暂 时允许使用的食用香料。主要用于配制杏仁、樱桃、桃子、果仁等型香精，也可作为特殊的头香香料，微量用于花香配方。另外，对甲砜基苯甲醛是除草剂野燕枯、植物生长调节剂抗倒胺的中
3、间体，用作测定臭氧、酚、生物碱和位于羧基旁的亚甲基试剂 。对甲砜基 苯甲醛作为染料和香料，是化学工业上一种不可或缺的重要原材料。 因其理化性质决定， 若是使用不当而超标，就有可能对环境造成污染而引起对生物体的损伤或毒害。 因此， 减少环境污染， 生产绿色食品， 已成为目前迫切需要解决的问题。已有研究表明， L- 抗坏血酸 （ Vc） 具有较强的还 原能力， 在生物体内起着抗氧化及清除自由基的作用。但生物体 （植物） 合成的 Vc 是有限的，尤其是大豆作物，当种子受到对甲砜基苯甲醛污染时， 微量的 Vc 能否对其产生的毒害起到保护作用， 引起人们的关注。 2.1.2 对甲砜基苯甲醛的合成 合成对
4、甲砜基苯甲醛的方法有很多，上海化学试剂有限公司的周重道用溴化和水解的方法使对甲砜基甲苯中的甲基氧化成甲醛（式 1） SOOSC H B r 2OO+ B r2+ 2 H B r2SC H B r 2OO+ 2 N a O HSOOO+ 2 N a B r + H2O式 1 南昌大学应用化学研究所的樊春玲用选择性氧化法使甲基氧化成甲醛，使用了多种试剂如：钒基催化剂（式 2） SOOSOOOV 2 O 5+ V 2 O 3式 2 钼基催化剂复合氧化物 Ce Mo O（式 3） SOOSOOOC e - M o - O式 3 含钒分子筛催化剂（式 4） SOOSOOOV A P O - 1 1式 4
5、 对甲砜基甲苯液相氧化（式 5） SOOSC H2 .OOSC H2 .OOSC H2- O - O .OO+ C o3 + C o2 + H+ O2SOOSC H2- O - O - HOOSC H2 .OO+SC H2- O - O .OO+SC H2- O - O - HOO+ C o2 +SC H2OOO+ C o3 + O H-式 5 国外也有不同的合成方法（式 6） SOOSOOOC r O 3A c 2 O式 6 2.2 对甲砜基苯甲醛的作用 2.2.1 对甲砜基苯甲醛的抑菌作用 近年来 ,随着消费者对天然食品的崇尚 ,食品工业及化妆品工业对天然香料的需求也日益增加 ,其中香草醛
6、、对甲砜基苯甲醛以及肉桂醛是香料工业最重要的醛类 。国外对杏仁精油的研究较多 ,生物技术由于不受材料限制、 不产生有毒副产物而成为杏仁精油生产的替代技术。但值得注意的是 , 生物合成的对甲砜基苯甲醛成分单一、香气刺鼻 , 无法模拟天然杏仁精油香气的自然、独特、平和的特点 , 因而从苦杏仁、桃仁中提取的天然、品质纯正、香气独特的杏仁精油备受消费者的青睐。目前 , 国外对苦杏仁中精油的提取是先用酸水解苦杏仁苷 , 然后用水蒸气蒸馏提取。我国对桃仁、 苦杏仁加工仅限于单一产品 ( 主要是蛋白食品 ), 废弃了其它副产品 , 尤其是将具有重要药理作用及国际市场需求量很大的对甲砜 基苯甲醛的前体物质苦杏
7、仁甙作为有毒物质丢弃 , 既浪费了资源 , 又造成环境污染。 2.2.2 对甲砜基苯甲醛的识别作用 分子识别是主体 (受体 )对客体 (底物 )选择性结合并产生某种特定功能的过程。最初由有机化学家和生物化学家在分子水平上研究生物体系中的化学问题而提出的。它是指不同分子间的一种特殊的、专一的相互作用。近年来基于对阴离子识别的重要研究在医学、生命科学及环境科学等领域中的应用价值 ,已使其成为超分子化学研究的热点。缩氨基硫脲类化合物作为一类重要的功能试剂得到很大发展 ,主要是合成具有更高灵敏度及选择性的新显色剂、研究 显色剂与离子的显色反应及分析应用 ,同时又由于阴离子易与缩氨基硫脲形成氢键 ,对阴
8、离子形成强的氢键键合能力的脲、硫脲和酰胺等基团已被较广泛地用于中性阴离子受体的设计和合成。在阴离子识别中 ,主体选择性结合客体阴离子后使其溶液颜色变化即比色检测法 ,因其不需贵重的仪器、操作简单等特点而倍受关注。 2.2.3 对甲砜基苯甲醛抗绿脓杆菌作用 对甲砜基苯甲醛大多具有生物活性 ,某些化合物还具有良好的抗病原微生物和显著抗癌活性 ,过渡元素席夫碱配合物也有具有抗菌、抗癌、抗病毒等生物活性。杨树平 ,高乌恩 ,杨丽敏等曾报道对甲砜基苯甲醛 合成、表征及抗菌活性 ,用药敏纸片平皿法对甲砜基苯甲醛作抗菌活性测定 (每片含药量约为 018mg) ,结果包括对甲砜基苯甲醛在内的 4 种家砜基类对
9、绿脓杆菌均无抑制作用。 2.3 对甲砜基苯甲醛的前景展望 缩醛类香料是近 10 多年来发展起来的高档新型香料。由于该类化合物具有优于母体羰基化 合物的花香果香 ,香气和润 ,留香持久 ,只要添加少量 ,就可明显增加香料的天然感。有些香料酷似价格昂贵的天然檀香 ,深受青睐。与其他醛类香料相比 ,除香气更柔和清雅外 ,还具有极强烈的扩散力 ,化学稳定性好 ,在一般的酸碱介质中不 分解 ,不变质 ,且原料来源丰富 ,制造工艺简单 ,因此在香料工业中逐渐为人们所重视。如张克强等以对甲砜基苯甲醛和甲硫醇为原料 ,在对甲苯磺酸催化下 ,以83.7%的产率制备硫代缩醛类香料 2-(并二甲硫基 )甲基 -4-
10、甲砜基苯。对甲砜基苯甲醛不但是有机制备的重要中间体 ,同时它也是制备药物和化妆品的原料 , 对甲砜基苯甲醛一般常用在血管扩张剂、抗组胺剂等药品上 , 如用它作中间体制造抗微生物的药物羟氨卡基青霉素 ,制备卟啉类光敏剂。日本田边制药公司生产的对甲砜基苯甲醛用于制备医药产品盐酸硫氮酮 ,它是一种血管扩张剂 ,主要用于改善狭 心症、 狭心痛等病症 ,并大量出口美国。对甲砜基苯甲醛可用作制备防紫外线化妆品及医药利胆剂胆维他的制备原料。有资料表明 ,对甲砜基苯甲醛对白色念珠菌核酸代谢有显著抑制作用 ,这样可用作治疗一些妇科疾病药物的添加剂。李培凡等制备了对甲砜基苯甲醛缩邻氨基苯甲酸 Schif f 碱及
11、其过渡金属配合物 , 这类配合物在医药上的研究日益受到人们的重视。以天然对甲砜基苯甲醛为原料经与天然丙酮缩合、氢化制得天然茴香丙酮。茴香丙酮不仅是一种食品香料 , 而且是医药中间体 ,是制备 甲砜霉素及其氨基物 的主要原料 ,并且茴香丙酮进行脱甲基反应制 得天然复盆子酮。以天然对甲砜基苯甲醛为原料 ,用一种特殊的氧化剂氧化制得高产率、 高纯度的天然茴香酸 ,将它与甲醇或乙醇用通常方法酯化制备了天然茴香酸甲酯和乙酯。以天然对甲砜基苯甲醛为原料 ,用催化氢化方法制备了天然茴香醇 ,它比一般的化学还原法具有转化率高、产率高、无三废等优点。将茴香醇用天然级醋酐酯化可制得天然乙酸茴香酯。 2.4 小结
12、对甲砜基苯甲醛是一种重要的精细化学品 ,其应用很广泛。用它作原料 ,可开发出高附加值下游产品。它的生产工艺方法尽管有多种 ,但以电化学氧化对甲砜苯甲醚、臭氧氧化及电化学氧化茴香 脑、对羟基苯甲醛与硫酸二甲酯进行烷基化反应制备对甲氧基苯甲醛为主 ,是现在及未来生产对甲砜基苯甲醛的发展方向。利用我国丰富的天然资源做原料制备产品是一个较符合国情的路线 , 它可改变我国天然产品常以初级产品形式出口的现状。我国化工企业也要加速开发以对甲砜基苯甲醛为原料的高附加值产品。可预见 ,进行对甲砜基苯甲醛产品的制备与应用研究开发前景很好。 三课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 本课
13、题主要研究由对甲砜基甲苯合成对甲砜基苯甲醛。我们采用不同的合成路线来找出目标产物产率最高的情况 ，合成路线如图所示。 方法 1： SOOSC H B r 2OO+ B r2+ 2 H B r2SC H B r 2OO+ 2 N a O HSOOO+ 2 N a B r + H2O这种合成路线温度控制很重要，温度的不同会产生不同的产物，最好控制在 1455 ，同时滴加溴时也要控制好滴加的速度。 优点：产品质量高，产品收益好。 缺点：滴加溴时的要求太高，不能和好的把握滴加的时机。 方法 2： SOOSOOOV 2 O 5+ V 2 O 3这种方法使用钒基催化剂作为主催化剂，还要加入别的金属元素。
14、优点：产品的转化率高。 缺点：别的金属元素的量不好控制。 方法 3： SOOSOOOC e - M o - O这种方法使用钼基催化剂。 优点：产品的转化率高。 缺点：催 化剂本身的比例很难控制。 方法 4： SOOSOOOV A P O - 1 1这种方法用到分子筛。 优点：提高活性和选择性。 缺点：对实验装备的要求太高。 方法 5： SOOSOOOC r O 3A c 2 O这种方法能使用三氧化铬和氧化二錒来催化反应的进行。 优点：能是甲基很好的氧化成甲醛。 缺点：对甲砜基也有影响。 本次合成的难点有以下几个方面： 1) 甲砜基在催化剂的催化下可能也发生反应。 2）使用相同的催化剂在不同温度
15、下反应时，温度的控制要精确。 3）产物是结晶状粉末所以在烘干时要注意温度，以免产物发生不可控制的变化。 4）部 分催化剂很难制备。 5）个别实验对实验设备有一定的要求。 6）对加料的时间要有较好的理解。 四、论文详细工作进度和安排 1） 2010 年 1 月 11 日 2010 年 1 月 20 日：完成资料的检索，整理和汇总写出文献综述，开题报告以及英文翻译。 2） 2010 年 1 月 20 日 2010 年 1 月 24 日：讨论研究内容 ,熟悉实验过程，并完成开题报告的修改。 3） 2010 年 3 月 1 日 2010 年 3 月 7 日：完成开题报告，文献综述以及翻译。 4） 20
16、10 年 3 月 8 日 2010 年 5 月 10 日：实验室合成相关化合物和分析测试和表征。 5） 2010 年 5 月 10 日 2010 年 5 月 20 日：完成论文的写作。 6） 2010 年 5 月 20 日 2010 年 5 月 24 日：论文修改定稿。 7） 2010 年 6 月 2 日 2010 年 6 月 8 日：论文答辩。 五、参考文献 1周重道 .对甲砜基苯甲醛工艺条件的改进和优化 .试剂与精细化学品 .1998， 9:39-43 2樊春玲 .刘文明，甲苯选择氧化制苯甲醛的研究进展 .化工时刊 .2008,22（ 9）： 61-67 3葛欣 .甲苯气相选择性氧化制苯甲
17、醛的研究进展 .石油化工 .2009,38（ 8）： 903-910 4LI Xiaoqiang.Heterogeneous Catalytic Oxidation of Toluene with Molecular Oxygen over Cu 2Mn Oxides.催化学报 .2006,27（ 5）： 369-371 5许勇，慕旭宏，宗保宁等 .VAPO-11 分子筛的合成及甲苯氧化性能 J.石油化工， 2003,32（ 7）：573-578 6曹志红，刘文明，项学明 La-OMS-2 催化剂催化甲苯氧化制苯甲醛 J石油化工， 2006,35（ 17）：1069-1073 7王峰多相催化选
18、择氧化甲苯合 成芳香醛类化合物的研究 D.大连 :中国科学院大连化学物理研究所， 2005 8李晓强 .锰氧化物对甲苯液相氧化反应的催化作用研究 D.大连 :中国科学院大连化学物理研究所， 2006 9Johnstone,Alexander,Rowbottom.,et al.Oxidition of a1kylaromaticsP.US 5473101,1995,12(5) 10王旭涛金属卟啉选择性催化空气氧化甲苯制备苯甲醛与苯甲醇研究 D长沙：湖南大学， 2004 11Methylsulfin, Umsetzung schwefelhaltiger Benzaldehyde mit Diaz
19、omethan. EISTERT, SCHADE and SELZER,1969,97(9):1470-1481 12S Sivasubramanian,K Ravichandran.Indian Journal of Chemistry.1991,21(4)： 1148-1149 13张克强 ,孙宝国 .化学试剂 ,1998,20(2):124 14沈淇 ,孙霞 ,仇明峰等 .中国天然药物 ,2005,3(2):101-105 15李培凡 ,刘燕 ,王智等 .天津师范大学学报 :自然科学版 ,2003,23(4):13-15 16林云 ,朱世富 ,赵北君等 .四川师范大学学报 ,2004,27(1):74-77 17沈德渊 ,聂昕 ,郑青平等 .香料香精化妆品 ,1994(4):9-11 18周国华 ,彭胜石 .广西师院学报 :自然科学版 ,1996,13(4):42-45
