4-羟基苯甲酸论文（共8篇）
4-羟基苯甲酸论文 篇1
含有3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基结构的化合物常具有抗炎、抗病毒、抗肿瘤等作用[1,2], 因此, 是重要的医药化工中间体。3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸及其衍生物是用途广泛的抗氧剂及紫外线吸收剂[3,4,5,6], 也是合成灭蚊剂的中间体[7], 3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸还用于光稳定剂4-羟基 (3, 5) 二叔丁基苯甲酸 (2, 4) 二叔丁基苯基酯 (代号CA-120) 、光稳定剂3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸正十六醇酯 (代号UV-2908) 的合成。
3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的合成方法主要有3种。
1) 以3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲醛为原料, 经氧化反应制得[2], 反应式为 (1) :
2) 以2, 6-二叔丁基-4-甲基苯酚为原料, 在乙酸溶液中经溴化、氧化而制得[8], 反应式为 (2) :
3) 利用柯尔伯-施密特 (Kolbe-Schmitt) 反应[9,10]制备, 反应式为 (3) :
其中反应 (1) 原料较难得, 且氧化收率较低, 纯度差, 后处理繁琐;反应 (2) 文献[8]报道的收率为63.7%, 并选用溴素 (Br2) 等原料, 毒性较大, 不便操作;反应 (3) 利用柯尔伯-施密特 (Kolbe-Schmitt) 反应的合成方法, 以2, 6-二叔丁基苯酚 (2, 6-DT-BP) 为原料, 采用二氧化碳 (CO2) 加压法合成工艺, 通过羧化反应合成3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸。该合成方法最大的优点是反应单一, 转化率较高, 产品纯度高。
通过比较, 选用柯尔伯-施密特 (KolbeSchmitt) 反应的合成方法制备3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸产品。
1 实验研究
1.1 主要实验原料
2, 6-二叔丁基苯酚 (≥99.5%, 美国产) ;甲醇钠 (≥99.0%, 中国产) ;DMF (N, N-二甲基甲酰胺) (≥99.0%, 韩国产) ;甲醇 (≥99.8%, 产地兰州) ;甲苯 (≥99.8%, 产地兰州) ;浓硫酸 (≥98.0%, 产地兰州) ;CO2 (≥99.9%, 产地兰州) 。
1.2 主要实验仪器
高压釜 (2L, FYX-2a型) , 高效液相色谱仪 (PE200系列) , 气相色谱仪 (CP3800型) , 真空干燥烘箱 (ZK-72B型) , 循环水式真空泵 (H-B型) , 电动搅拌器 (JJ-1型) , 有机合成用标准磨口玻璃仪器。
1.3 实验过程
向带有电动搅拌、真空蒸馏装置及温度计的1000m L三口瓶中, 加入500m L甲醇、定量的甲醇钠和2, 6-DTBP。搅拌溶解, 开始反应;油浴升温至65℃左右微回流时, 开始减压蒸馏, 当真空度达到0.07MPa, 基本无馏分流出时, 停止蒸馏。通氮气破真空, 向三口瓶加入一定量的溶剂DMF, 搅拌至全部溶解后, 减压蒸出适量的溶剂甲醇与DMF混合液, 降温至50℃以下。
将三口瓶内的物料转入高压釜, 升温, 通氮气置换空气, 然后在100~110℃通入CO2气体, 在0.5~1.0MPa的压力下保温反应24h后取样, 用高效液相色谱 (HPLC) 检测, 当2, 6-二叔丁基苯酚 (2, 6-DTBP) 的质量分数低于5.0%时, 降温停止反应。
将上述反应物料转入装有一定量稀硫酸的3000m L三口瓶中, 加入1000m L甲苯, 搅拌溶解后, 静置0.5h, 分去下层水相。之后, 升温, 在常压105~110℃范围内回流脱水3h, 降温至20℃以下改用冰盐水降温, 在5℃左右保持1~3h, 过滤出产物, 真空烘干, HPLC检测产物的纯度。
1.4 合成实验流程 (如图1所示)
1.5 实验结果与讨论
1.5.1 温度对反应的影响
反应温度与转化率关系见表1。
由表1可知, 在反应时间和反应压力不变的情况下, 随着反应温度的升高, 转化率将相应提高;当温度升高到一定程度后, 随着反应温度的升高, 转化率则开始下降。故反应温度在105~110℃范围内最佳。
1.5.2 压力对反应的影响
反应压力与转化率关系见表2。
由表2可知, 在反应时间和反应温度不变的情况下, 随着反应压力的增高, 转化率将相应有所提高, 但反应压力越高, 对反应设备要求也越高, 设备投资也越大, 增加成本;反应压力高, 操作控制也不易。当反应压力为0.5~0.6MPa时, 转化率基本能接近95.0%, 故选择反应压力以0.5~0.6MPa为宜。
1.5.3 时间对反应的影响
反应时间与转化率关系见表3。
由表3可知, 在反应温度和反应压力不变的情况下, 随着反应时间的延长, 转化率将相应提高;但反应时间太长, 会影响到反应周期, 且转化率增高并不明显。故反应时间在24~30h为宜。
1.5.4 物料配比对收率的影响
反应物料配比与转化率及收率关系见表4。
反应的物料配比直接影响着原材料的消耗成本, 由于该产物是由2, 6-DTBP经羧化反应而制得, 所以在实验过程中以2, 6-DTBP计算收率, 反应中控制2, 6-DTBP消耗到最低量。由表4可知, 按照摩尔数的比例适当加大甲醇钠的量, 转化率将相应提高;但当甲醇钠过量较多时, 转化率反而降低。故2, 6-DTBP与甲醇钠的摩尔比以1.00∶1.10为好。
1.5.5 优化论证实验
优化实验数据见表5。
在最佳工艺条件下, 进行了优化论证试验, 结果证明反应转化率在95.0%左右, 产物收率不低于85.0%, 产物HPLC检测分析纯度不低于99.0%。
1.6 实验结论
通过实验, 确定的实验室最佳合成条件是:反应温度105~110℃;反应压力0.5~0.6MPa;反应时间24~30h;2, 6-DTBP与甲醇钠的摩尔比为1.00∶1.10;按照上述实验条件, 产物收率可达85.0%以上, 高效液相色谱 (HPLC) 分析产物纯度不低于99.0%。
2 中试生产工艺研究
2.1 中试生产工艺原料
与小试同。
2.2 中试生产主要仪器与设备
分析检测仪器与小试同, 中试生产设备见表6。
2.3 中试生产工艺流程
3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸中试生产工艺流程如图2所示。
2.4 中试生产工艺过程
向200L不锈钢反应釜中加入与2, 6-DTBP等量的甲醇, 开动搅拌, 从手孔缓慢加入2, 6-DTBP与甲醇钠。升温至60℃, 减压蒸馏回收甲醇, 真空度达到0.07MPa时停止蒸馏。通氮气破真空, 向反应釜加入计量的溶剂DMF, 搅拌溶解。再升温蒸出少量甲醇与DMF的混合液后, 开始通CO2, 保温保压反应。当2, 6-DTBP质量分数降至5.0%以下时, 降温停止反应。
将上述反应物料, 加入到预先加好一定量的稀硫酸和甲苯的300L搪瓷反应釜中, 搅拌均匀后, 静置0.5h, 分出下层水相。再升温回流脱水后, 将物料转入1000L搪瓷反应釜中。
重复上述反应及后处理操作两次。1000L产品釜中物料适中后, 循环水、冰盐水降温至10℃左右, 开始离心出料。母液回收, 产品加入真空干燥机中烘干。待挥发分小于0.5%时, 降温出料。产品分析检测, 合格后包装。
2.5 中试生产工艺条件确定
2.5.1 DMF对中试生产工艺的影响
在中试生产过程中发现, 原实验室确定的最佳合成条件反应温度范围 (105~110℃) 太窄, 反应压力 (0.5~0.6MPa) 较高, 反应时间 (24~30h) 较长;中试放大效应反应釜搅拌等给中试生产造成了许多困难。经通过加大DMF的量以期解决上述问题, 证明具有一定的效果见表7。DMF作为反应介质, 将气-固相反应转化为液相的均相反应;碱性介质的实现是将一定量的甲醇钠加到酚的DMF溶液中, 从而将酚转化为相应的酚盐;增加DMF的量易于除去体系中的低沸点物质, 并在较高温度下进行羧化, 从而提高羧化产物的产率;但加大DMF的用量会增加成本, 因此尽量控制DMF的用量为2, 6-DTBP的2.0~2.5倍范围内。
2.5.2 反应温度对中试生产工艺的影响
回收甲醇反应中控数据见表8。
由表7、8可以看出, 反应温度可以放宽到90~120℃, 而转化率基本保持在95.0%左右。
2.5.3 反应压力对中试生产工艺的影响
CO2在DMF中的溶解度较大, 通过增加DMF的用量, 可以增加羧化反应的机率, 适当降低反应压力。由表7可以看出, 反应压力选择在0.3~0.5MPa, 转化率可以达95.0%左右。
2.5.4 反应时间对中试生产工艺的影响
适当增加DMF的用量, 有利于将酚转化为酚盐, 有利于除去体系中的低沸点物质, 有利于羧化反应, 加快反应速度, 缩短反应的时间。由表7、8可以看出, 反应时间在16~20h, 转化率可以达95.0%左右。
2.6 中试生产结果与讨论
2.6.1 反应未到终点的补救措施
在中试生产过程中, 有40322、40324、40325三批反应中控取样分析结果较差见表8, 2, 6-DTBP转化率较低, 体系中2, 6-DTBP的质量分数偏高。经向体系中再加入2, 6-DTBP量的0.1mol比例的甲醇钠, 继续保温保压反应4h, 取样HPLC检测体系中2, 6-DTBP的质量分数降至5.0%以下, 停止反应。可见, 反应未到终点的补救措施是向体系再加入少量的甲醇钠, 继续反应, HPLC跟踪检测, 当2, 6-DTBP的质量分数低于5.0%时, 停止反应, 转化率即可达95.0%以上。
2.6.2 溶剂回收使用
中试生产过程中, 蒸出的甲醇完全可回收而循环使用见表8、9;DMF反应结束后留在水相, 与水互溶, 但因其易分解而致回收失败, 尚需进一步寻找DMF的回收方法;用于后处理的甲苯, 回收并经过蒸馏可循环使用。溶剂回收见表9。
2.6.3 中试生产结论
通过18批中试生产, 得到以下结论:反应温度放宽到90~120℃;通过增加DMF的用量, 可适当降低反应压力 (0.3~0.5MPa) , 可适当缩短反应时间 (16~20h) ;反应未达到中控要求, 可通过适当补加甲醇钠的方式来补救;回收溶剂甲醇、甲苯可循环使用;中试反应转化率在95.0%左右, 中试产品平均收率可达到85.0%, 产品纯度不低于99.0%见表10。
3 工业化生产
通过实验及中试生产工艺研究, 3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸生产的最佳工艺条件是:2, 6-DTBP与甲醇钠的物料配比 (mol) 是1.00∶1.10;反应釜CO2通气压力控制在0.3~0.5MPa;反应温度为90~120℃;反应时间为16~20h。根据上述优化条件, 进行了40批的工业化生产, 产品纯度不低于99.0%, 收率在85.0%以上。
4 结论
选用柯尔伯-施密特 (Kolbe-Schmitt) 反应的合成原理, 以2, 6-二叔丁基苯酚为原料, 采用CO2加压法, 通过羧化反应生产3, 5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸的生产工艺具有技术先进性;在最佳工艺条件下, 反应转化率在95.0%左右, 收率可达到85.0%以上, 产品纯度不低于99.0%;回收溶剂甲醇、甲苯可循环使用;反应未达到中控要求, 可通过补加甲醇钠的方式来补救。该工艺反应单一, 转化率较高, 产品纯度高, 易于实现工业化生产。
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4-羟基苯甲酸论文 篇2
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3/30/2013 对羟基苯甲酸酯及其盐类防腐剂 的应用与发展
李晓文
（湖北省荆州市
长江大学
化学与环境工程学院
434023）
摘 要
介绍了对羟基苯甲酸酯及其盐类的性质、合成方法，其中对羟基苯甲酸盐类选取了对羟基苯甲酸酯钠作为代表。合成方法分为磺酸催化、无机物催化、固体超强酸催化、杂多酸催化来介绍。对对羟基苯甲酸酯及其盐类防腐剂的防腐机理作了解释。列举了一些与其他防腐剂相比它的优势，以及它所应用领域，并且对它的发展状况作简要的说明。关键字
对羟基苯甲酸酯 对羟基苯甲酸酯钠 防腐剂 合成 性质 机理 应用
对羟基苯甲酸酯, 俗名尼泊金酯, 是国际上公认的安全、高效、广谱性食品防腐剂。1924 年首次报道了对羟基苯甲酸酯的抗菌活性。1932 年就被应用于食品中。我国目前使用的防腐剂仍以苯甲酸钠为主 , 而有些国家已禁止使用苯甲酸钠作为食品防腐剂, 我国也规定 A 级绿色食品中不允许使用苯甲酸钠。对羟基苯甲酸酯的毒性比苯甲酸钠低得多 , 应用pH范围广 , 在pH4～8 时其抑菌作用几乎不受 pH的影响 , 对霉菌、酵母、细菌有广泛的抗菌作用 ,可广泛应用于食品、饮料、化妆品和医药等行业。对羟基苯甲酸酯水溶性较差 , 可以通过生产成钠盐 , 来提高溶解度。2002 年 3 月 ,我国批准对羟基苯甲酸甲酯钠、对羟基苯甲酸乙酯钠和对羟基苯甲酸丙酯钠作为食品防腐剂, 标志着对羟基苯甲酸酯钠的研究和应用进入了新的阶段。
物理性质：无色细小的晶体或结晶性粉末，几乎无臭，稍有涩味，对光和热均稳定，无吸湿性，微溶于水，易溶于乙醇。
尼泊金酯最大的特点是系列产品多，抑菌广。随着尼泊金酯中烷基碳链的增大，尼泊金酯的毒性降低，抑菌性增大，当n=11、12是具有最大的抑菌活性。
1.2对羟基苯甲酸酯钠的结构和性质
对羟基苯甲酸酯主要由对羟基苯甲酸和相应的醇酯化而成, 对羟基苯甲酸酯钠由对羟基苯甲酸酯和相应的钠碱中和制得。其结
构通式如下:
对羟基苯甲酸酯钠为白色结晶性粉末或白色粉末,易溶于水,稍溶于乙醇,难溶于混合油和二氯甲烷,011%的水溶液 pH为9.5～10.5。尼泊金甲酯钠作为尼泊金酯的改性产品，拥有尼泊金酯的抑菌性能和安全性能同时克服尼泊金酯水溶性低的缺陷。许多国家和地区把尼泊金甲酯钠作为食品防腐剂，已广泛应用于肉制品、脂肪制品、乳制品、水产品、调味品、糖果、果蔬制品、啤酒、果酒及果蔬保鲜等领域。同时，在制药、化妆品及饲料方面也有广泛的应用。而且还能与其他添加剂复配使用以提高防腐效果。1．对羟基苯甲酸酯及其盐类的介绍
1.1 对羟基苯甲酸酯
对羟基苯甲酸酯，有名尼泊金酯，包括其甲酯、乙酯、丙酯、异丙酯、丁酯、异丁酯、戊酯、庚酯辛酯等。它的结构通式为：
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3/30/2013 2．对羟基苯甲酸酯及其盐类的合成
2．1 对羟基苯甲酸酯的合成
硫酸催化酯化法是合成酯的传统的经典方法，但是由于以硫酸为催化剂存在着诸多的弊端，如对环境污染大、腐蚀设备、副产物多、耗时长、产率低等，因此，人们在不断地探索用新方法新催化剂来合成对羟基苯甲酸酯，从而减少或避免上述的弊端。下面来介绍一下近年来合成对羟基苯甲酸酯的进展。
2．1．1 磺酸催化合成法
磺酸催化合成对羟基苯甲酸乙酯又可分为对甲苯磺酸、氨基磺酸、强酸性阳离子交换树脂合成羟基苯甲酸乙酯。
2.1.1.1 对甲苯磺酸
对甲苯磺酸是一种强有机酸，其对设备的腐蚀和三废污染比硫酸小，不易引起其 它副反应，产品色泽好、价廉易得、易于保存、运输和使用，用量少、活性高，是一种替代硫酸的良好催化剂，能适用于工业化生产。
2.1.1.2 氨基磺酸
氨基磺酸 氨基磺酸(H 2 N — S O 2 O H)和对 甲苯磺酸一样，是一种价廉、易得、稳定的晶体。运输、保管、使用方便、安全，不同的是它不溶于有机反应体系中，因此对设备的腐蚀小，合成产品收率高，分离出的氨基磺酸能够重复催化使用，是合成对羟 基苯甲酸乙酯的良好催化剂。当对羟基苯甲酸和乙醇的摩尔 比为1:4,氨基磺酸为反应物总量的10.3 ％，回流分水3 h，对羟基苯 甲酸乙酯收率达 9 0.3 8％。
2.1.1.3强酸性阳离子交换树脂
强酸性阳离子交换树脂是一种高分子磺酸，价廉易得，对设备无腐蚀，不污染环境，不会引起副反应，且不溶于反应体系中，易回收、可重复使用与再生，操作方便、是一种
良好的环境友好催化剂，具有工业使用价值。
2.1.2 无机物催化合成法
2.1.2.1 Lewis 酸催化
张乃茹等探讨了三氧化二钕催化合成了对羟基苯甲酸乙酯，当0.1 mol 对羟基 苯甲酸，0.5mol乙醇,1.2 g催化剂(占酸用量的6％)，回流加热4 h，产品收率达78.4 ％此催化剂 不溶于反应体系,能够重复使用，对设备不腐蚀,不 污染环境，是一种有实用价值的催化剂。
2.1.2.2 质子酸催化
一水硫酸氢钠(N aHSO4 •H2O)也是一种良好的酯化催化剂。它也是一种价廉、易得、稳定的晶体,其水溶液呈强酸性，由于HSO4-的电离有H+ 存在，属于质子酸催化，能够催化合成对羟基苯甲酸乙酯，得产品收率91.5 ％。隆金桥 将微波辐射引人该反应中，当0.1 mol 对羟基苯甲酸，0.4 mol 乙醇，0.4 g催化剂，利用5 2 2w的微波辐射7 mi n ,产品收率达 83.0％，使反应大加速。
2.1.3 固体超强酸催化合成法
超强酸是酸强度比100％硫酸更强的酸。固体超强酸具有不腐蚀设备，不污染环境，不怕水，耐高温，反应活性高,选择性好，制备容易，易与反应体系分离，操作方便，不易中毒，易于回收，重复使用和再生等优点，是一种优良的环境友好催化剂。自1 9 7 9年Hino 等首次合成TiO2／SO42-等新型固体超强酸后，研究和开发应用十分活跃,这种SO42-/MxOy型固体超强酸在合成对羟基苯甲酸乙酯中也得到广泛应用。
2.1.4 杂多酸催化合成法
杂多酸是由两种以上无机含氧酸缩合而成的多 元酸的总称。它不仅具有多元酸和多电子还原能力,而且其酸性和氢化还原性可通过变换组成元素 在很大范围内系统3
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3/30/2013 调节。它对许多反应具有高的催化活性和选择性，并具有不挥发性、对热稳定和污染 少等优点，大大减轻对设备的腐蚀，能收回、重复使用和再生。杂多酸虽然在液相反应中已显示出 优异的催化活性，但由于杂多酸在极性溶剂中具有 较大的溶解度，使用过程中极易流失，回收及重复使用困难，很难作为多相催化剂使用，而且纯固体杂多 酸比表面积很小(1<1 0 m／g)，因此在实际应用中通过将其负载于合适的载体上，提高比表面积，改善 其催化性能，在完成酯化后，通过过滤直接回收套用。
周建伟等 利用磷钨酸为催化剂，用量为反应物的7％，酸醇摩尔比为 1：5，苯为带水剂，回流分水 5 h，合成了对羟基苯甲酸乙酯，酸的平均酯化率为9 4％。
2．2 尼泊金甲酯盐（钠）合成
尼泊金甲酯和相应的钠碱中和制得。
王小龙，孙军勇等通过实验得到一下结论: ⑴反应物料配比氢氧化钠和对羟基苯甲酸甲酯摩尔比1.0 5 :1.0为宜。
⑵在碱性条件下，尼泊金甲酯水解成对羟基苯甲酸和甲醇，随着温度的升高，水解速度成几何倍数增长而酚羟基与钠碱的中和反应在任何温度都能发生，综合考虑能源成本，室温为最佳反应温度．
⑶实验表明采用先加尼泊金甲酯，再缓慢连续加入氢氧化钠的加料方式和顺序为最好。
3．对羟基苯甲酸酯及其盐类的防腐机理
对羟基苯甲酸酯与其盐类的防腐机理类似，其机理是：破坏微生物的细胞膜，使细胞内的蛋白质变性，并抑制细胞的呼吸系3
和电子传递酶系的活性。
微生物在食品体系中仅仅出现在水相中 , 一切与生命活动相关的酶促生化反应也均在水相中进行 , 进入酯相的防腐剂被认为是无效的, 防腐剂主要是通过抑制微生物的能量代谢 , 造成能量物质ATP和还原力 NADH的亏缺 , 代谢方向趋于水解 , 最后导致细胞自溶而发挥抑菌作用。因此 , 防腐剂分子必须具备亲水基团才能进入水相中的菌体中 , 与合成代谢酶系统起作用。
微生物的生物膜系统是微生物进行能量转化、物质代谢等生命活动的主要场所, 其结构的完整性保证了细胞能量代谢及对物质选择透过性等生命活动的正常进行。防腐剂分子中具有易溶于生物膜相的疏水基团动态踞留于生物膜相后 , 一方面破坏了细胞膜结构的完整性 , 扰乱了微生物的正常生命活动 , 另一方面生物膜中的脂溶性成分代谢速率较低 , 不易被微生物自身的酶系分解 , 延长了防腐剂的抑菌时间。因此 , 防腐剂分子必须同时具备亲水基团和易溶于生物膜相的疏水基团。防腐剂透过细胞壁进入菌体的能力与水相中的溶解度直接有关 , 抑菌性则取决于防腐剂在菌体细胞膜双磷脂层中的溶解度。对羟基苯甲酸酯钠的抑菌效果与烷基酯链的长度成正比。
对羟基苯甲酸酯钠的抗菌活性主要是分子态起作用 , 由于其分子内的羧基已被酯化 , 不再电离 , 而对位酚基的电离常数很小 , 对羟基苯甲酸酯钠的抑菌作用在较宽的 pH（4—8）范围内均有良好的效果。
4．对羟基苯甲酸酯及其盐（钠）类的防腐优势
4.1 耐高温，不易氧化变色
经过高温高压灭菌后不会改变其防腐性能，尼泊金酯（钠）就可以在产品灭菌前加入，使用既方便，又可以增强高温灭菌的效果。而山梨酸钾在95℃以上就会升华为气态挥发而失去防腐功能。4
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3/30/2013 4.2 添加量少，抑菌效果好，安全性高，对人体的毒副作用会大幅度降低。
解决了使用其他防腐剂会遇到抑菌效果和防腐剂添加量难以同时达标的问题。提高产品在消费者心目中的档次的同时降低产品成本。
安全性，世界上许多国家和地区允许对羟基苯甲酸酯钠应用于食品, 并认为它们一般是安全的,它们的最大添加量换算成对羟基苯甲酸酯(下同)均可达到0.1%, 当几种酯钠复配使用时,其总量不超过0.1%。对羟基苯甲酸庚酯一般有选择性地应用到一些食品,在啤酒中,其最大用量为 12mg/kg在某些不含二氧化碳的软饮料和水果类含酒精饮料中,最大用量可达20mg/kg。
高效性，对羟基苯甲酸酯钠的抑菌活性随烷基碳原子数的增加而增大,对羟基苯甲酸辛酯的抗菌活性是对羟基苯甲酸丁酯50倍 , 比对羟基苯甲酸乙酯强200倍左右,比对羟基苯甲酸甲酯强500余倍。
无毒性，李晓莉等通过实验证明：低缀烷烃的尼泊金醇有亚急性毒性，复杂的尼泊金酯是低毒化合物，作为食品添加剂没有危险，动物实验证明尼泊金酯不存在致癌物质效应。无论哪种形式，给动物服用均未发现心、肺、肝、肾和胰等内脏器官病理变化；对人皮肤擦试均无刺激作用(浓度低于5)。
4.2抑菌范围广
林日高等通过对对羟基苯甲酸丙酯钠、对羟基苯甲酸丁酯钠抑菌效果的研究，结果表明：它们对大肠杆菌、肠炎沙门氏菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、啤酒酵母、热带假丝酵母、黑曲霉、黑根霉八种表菌有明显的抑制作用，在pH4.5-8.0范围内及高4
温处理后均有良好的抑菌效果。但对革兰氏阴性杆菌及乳酸菌作用较差。
4.4 使用的pH范围广，受pH影响小。
尼泊金酯（钠）的防腐效果不易随PH的变化而变化，在PH3～8范围内均有很好的抗菌效果。而苯甲酸钠的PH使用范围有限（2.5—4.2）。苯甲酸钠、山梨酸钾等在PH≥5.5时抑菌效果甚微，所以在中性产品中使用其它防腐剂时，防腐剂的抗菌活性就会比较低，而尼泊金酯（钠）在这一类产品中仍然具有良好的抗菌活性。
5．对羟基苯甲酸酯及其盐类防腐剂的应用
世界上许多国家和地区把对羟基苯甲酸酯钠作为食品防腐剂, 美国、欧洲、日本、澳大利亚、加拿大、韩国等发达国家都允许对羟基苯甲酸酯钠在食品工业中应用。对羟基苯甲酸酯钠已在焙烤食品、脂肪制品、乳制品、水产品、肉制品、调味品、腌制品酱制品、饮料、糖果、果蔬制品、淀粉糖制品、啤酒、果酒以及果蔬保鲜等多个领域得到应用 , 对羟基苯甲酸酯钠在制药、化妆品及饲料方面也有广泛的应用。我国也把对羟基苯甲酸甲酯钠、对羟基苯甲酸乙酯钠和对羟基苯甲酸丙酯钠列为食品防腐剂 , 应用于酱油、醋、饮料、水果、蔬菜、果汁、果酱等行业。
预计对羟基苯甲酸酯钠可能成为用量最大的食品防腐剂之一。
6．对羟基苯甲酸酯及其盐类的防腐剂的发展与展望
由上面所介绍，它与其他的防腐剂相比它有许多显著的优势。它的合成方法上最近几年取得很大的进展，为对羟基苯甲酸酯及其盐类的发展以及推广应用打下很好的基础。5
Yangtze
University
3/30/2013 尼泊金酯中烷基碳链的增大，尼泊金酯的毒性降低，抑菌性增大。国内主要生产对羟基苯甲酸酯产品都是一些低碳链酯 ,如对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸丁酯等, 一些长链酯 , 如对羟基苯甲酸庚酯、对羟基苯甲酸辛酯和对羟基苯甲酸壬酯等 , 国内还没出产生。一些特长链酯 , 特别是在对羟基苯甲酸酯中抗菌活性最大的 R为C11、C12的酯 , 尚未见研究报道。所以长链性的对羟基苯甲酸酯是研究的方向和热点。
现在, 人们已经知道的微生物有10万种左右, 各类微生物的代谢产物超过1300 种 , 其中可引起食物中毒和食品导致腐败的细菌和真菌不下1万种。然而 , 人们已经发现和发明的食品防腐剂尚未有一种能有效抑制所有的致病菌和腐败菌 , 也没有发现只杀灭一种菌的药剂。这就是说，各种杀菌剂都有一定的杀菌谱。因此，需要多种防腐剂配合使用。对羟基苯甲酸酯钠防腐剂不但相互间复配使用效果良好。而且还能和其它食品添加剂复配使用以提高防腐效果, 它是复配型食品防腐剂最理想原料之一.。对羟基苯甲酸酯钠的复配，杀死羟基苯甲酸酯钠不能单独杀死的细菌（如：革兰氏阴性杆菌及乳酸菌等），等防腐剂配合是研究的方向。
同时, 对羟基苯甲酸酯钠溶于水后, 不能长时间放置, 以免发生酯水解作用而降低其防腐作用 ,一般要求现配现用, 不能放置过夜.总之 , 随着对羟基苯甲酸酯钠研究的不断深化和应用领域的不断拓展,对羟基苯甲酸酯钠在食品工业领域特别是饮料和果蔬汁行业必将占据越来越重要的地位。
参考文献
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4-羟基苯甲酸论文 篇3
溴代芳香族化合物, 尤其是溴代酚类化合物由于其作为中间体在抗肿瘤、抗细菌、抗真菌、抗病毒以及抗氧剂等方面的广泛运用越来越受到关注。3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸甲酯 (1) 是一种从松节藻 (Rhodomela confervoides) 中分离出来的天然产物[1]。然而, 虽然化合物1在海洋藻类中分布广泛, 但含量很低, 提取成本较高。
为进一步研究其生物活性, 并拓展该化合物作为有机和药物中间体的用途, 我们以香兰素为起始原料, 经过溴代、氧化、酯化反应, 对3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸甲酯进行了合成, 总产率为66.4%。该方法操作简便、污染小、原料价廉易得, 尤其适合工业化生产。对于化合物1的进一步化学修饰仍在进一步研究中, 可望得到更多具有生物活性的溴酚类天然产物。
目标化合物的合成路线为:
a—Br2, CH3COOH, rt, 90%;b—Ag2O, NaOH, 100℃, 90%;c—CH3OH, 98%H2SO4, 60℃, 82%
1实验部分
1.1仪器与试剂
RY—1型数字熔点仪 (温度计未经校正) ;BRUKER AVANCE—500型核磁共振仪;SP 2000型傅里叶红外光谱仪 (KBr压片) ;Vario EL III型元素分析仪。其它仪器为实验室常用仪器, 所用试剂均为市售分析纯。
1.2实验方法
1.2.1 3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲醛 (3) 的合成[2]
取15.20 g (0.1 mol) 香兰素2溶于100 mL冰乙酸并置于250 mL的三口烧瓶中, 另取24.30 g (0.15 mol) 溴素溶于30 mL冰乙酸并置于恒压滴液漏斗中, 在室温下, 将溴素溶液缓慢滴入搅拌着的香兰素溶液中, 滴加完毕继续反应1 h, 将上述溶液注入200 mL正己烷中, 静置待产物析出, 过滤, 用蒸馏水冲洗产物三次, 烘干得固体 (3) 21.0 g, 产率90%。产物再用乙醇重结晶, 测得熔点为:163-165℃ (文献[2]值:158～160℃) ;IR ν:3 280 , 1 670, 1 610, 1 585, 1 500 , 1 050 cm-1;1H NMR (CDCl3) δ:9.82 (s, 1H) , 7.44 (s, 1H) , 7.21 (s, 1H) , 3.83 (s, 3H) 。
1.2.2 3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸 (4) 的合成[3]
称取17.0 g (0.1 mol) AgNO3溶于100 mL水中, 缓慢滴加1 mol/L的NaOH溶液120 mL, 得疏松新鲜的氧化银, 过滤, 水洗氧化银除去硝酸根离子, 氧化银备用。称取11.65 g (0.05 mol) 3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲醛, 加入装有搅拌、温度计、冷凝管的250 mL三口烧瓶中, 并加入1 mol/L的NaOH 200 mL, 迅速升温至80℃, 再将新制备的氧化银加入烧瓶中, 稍高温度至回流, 反应1.5 h后, 用TLC检测 (展开剂为石油醚:丙酮=5:3) 原料转化完全, 停止加热, 冷却至室温, 用1mol/L的盐酸酸化至pH值为3左右。过滤, 得沉淀11.20 g, 产率为90%。用乙醇重结晶, 测定熔点为224-226 ℃;1H NMR (DMSO) δ:7.64 (s, 1H) , 7.40 (s, 1H) , 3.89 (s, 3H) , 3.35 (s, 1H) , 2.50 (s, 1H) 。
1.2.3 3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸甲酯 (1) 的合成
将5.60 g (0.025 mol) 3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸溶于100 mL甲醇中, 加入催化剂98%的浓硫酸3 mL, 回流反应12 h, 停止反应, 加氢氧化钠溶液中和硫酸, 蒸干溶剂, 用甲醇-水重结晶得白色针状5.33 g, 产率为82%, 测得熔点为108—109 ℃; 1H NMR (CDCl3) δ:7.88 (s, 1H) , 7.45 (s, 1H) , 6.40 (s, 1H) , 4.10 (s, 3H) , 3.88 (s, 3H) 。
2结果与讨论
2.1溴代反应与酯化反应的先后顺序对目标化合物总产率的影响
我们开始时是以香兰素为原料, 首先生成香草酸甲酯, 然后再进行溴代反应, 这一顺序合成目标化合物的最后总的收率仅为38%。这是由于溴代反应时醛基的间位定位效应要强于酯基, 同时溴代香兰素与香兰素相比, 更有利于氧化反应的发生。后来我们改进了目标化合物的合成顺序, 采用先溴代, 后氧化、酯化的方法, 使总产率提高为66.4%。
2.2氧化反应氧化剂的选择
在对化合物3氧化的过程中, 我们分别尝试了采用高锰酸钾、双氧水进行氧化的方法, 但效果都不理想。在醛基被氧化的同时, 酚羟基也部分转化为醌基[5]。改用更温和的氧化剂——氧化银对化合物3进行氧化处理取得了良好的收率。
2.3结论
3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸甲酯是一种重要的溴酚类天然产物, 随着人们对新型药物研究的不断深入, 3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸甲酯将受到人们更多地关注。我们采用新方法合成3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸甲酯, 优化了工艺条件。通过实验得到目标化合物的最佳反应顺序为先进行溴代反应, 后进行氧化、酯化反应。在此条件下, 总收率可达66.4% 。氧化反应采用氧化银为氧化剂, 大大减小了副反应的发生。总之, 本方法成功合成了3-溴-4-羟基-5-甲氧基苯甲酸甲酯, 其反应条件温和, 收率高, 且副产物少。
参考文献
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4-羟基苯甲酸论文 篇4
1 材料与方法
1.1 材料
雄性健康SD大鼠, 体重230 g～260 g, 由山西医科大学实验动物中心。HX-200动物呼吸机 (成都泰盟科技有限公司) ;RM6240B生物信号采集处理系统, YPJO1型压力换能器 (成都医疗仪器厂) 。
LM46注射液由本课题组提供, Even’s blue染液购自Sigma公司;2, 3, 5-氯化三苯基四氮唑 (TTC) 染液购自AMRESCO公司;丙二醛 (MDA) 、超氧化物歧化酶 (SOD) 、乳酸脱氢酶 (LDH) 、肌酸激酶 (CK) 检测试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。
1.2 方法
将实验动物随机分为6组, 每组8只。即假手术组、模型组、溶剂对照组及LM46低、中、高剂量组 (5 mg/kg、10 mg/kg、15 mg/kg) 。大鼠MIRI建立参照文献[6,7], 记录正常Ⅱ导联心电图 (ECG) 。在动脉圆锥与左心耳之间冠状动脉左前降支 (LAD) 处穿线, 除假手术组外, 其余各组在LAD下拉紧结扎线使硅胶管压迫LAD 造成血流阻断 (以ECGⅡ导联ST 段抬高0.1 mV或T波高耸, 心肌颜色变为暗红色, 作为LAD 结扎成功的标志) 。LAD供血区域左心室左前壁缺血40 min 后, 松开结扎线, 恢复血液LAD 再灌流。假手术组只穿过不结扎。再灌注过程开始1 min内, 模型组和假手术组静脉注射生理盐水1 mL/kg, 溶剂组静脉注射空白溶剂1 mL/kg作为对照, LM46分别经股静脉推注相应组别实验用药物, 再灌注3 h。
1.3 指标检测
测定各组大鼠心脏梗死面积[8]。血清酶学指标检测, TAB法测得血清中MDA含量。LDH、CK活力测定均按照试剂盒说明书规范操作[9]。
1.4 统计学处理
计量资料以均数±标准差
2 结 果
2.1 不同计量LM46对缺血/再灌注心肌梗死面积的影响 (见表1)
危险区面积占左心室面积的百分比 (AAR/LV) 在各组间无统计学意义, 表明在造模过程中, 结扎LAD的手法稳定, 各组模型的缺血程度大体相当。LM46不同剂量组心肌梗死面积占危险区面积的百分比 (AN/AAR) , 显著小于模型组和溶剂对照组, 且呈现明确的量效关系。
2.2 大鼠血清SOD活力及MDA含量的测定 (见表2)
各不同给药组血清中SOD活力显著高于模型组和溶剂对照组, MDA含量显著低于模型组和溶剂对照组, 且呈现明确的量效关系。
2.3 大鼠血清LDH、CK活力测定 (见表3)
给药组血清中CK、LDH活力显著低于模型组和溶剂对照组, 且呈现明确的量效关系。
3 讨 论
本研究结果显示, 与模型组相比, 在5 mg/kg～15 mg/kg剂量范围内, 不同剂量LM46对大鼠MIRI具有明显的保护作用。
脂质过氧化作用及能量代谢异常是导致MIRI的重要因素。心肌缺血时, 由于心肌内源性氧自由基清除剂减少。再灌注以后, 分子氧再次进入心肌组织中, 氧自由基水平继续上升。自由基会使血管内皮细胞的完整性遭破坏, 造成通透性增加, 而导致水肿的发生, 同时细胞核中的DNA会被自由基攻击造成氧化伤害, 甚至细胞死亡[10,11]。
心肌缺血再灌注损伤后SOD活力下降, 氧自由基增多, 导致氧自由基氧化不饱和脂肪酸释放的降解产物MDA含量升高, 丙二醛可引起大分子物质如蛋白质、脂类等相互交联、聚合, 从而破坏了细胞膜的结构和功能, 使胞浆酶如CK和LDH释放增加, 加速心肌细胞损害程度[12]。
本研究将本课题组首次合成的海洋卤酚化合物LM46应用于大鼠MIRI保护作用的研究。结果显示, 缺血/再灌注发生时, SOD的活力明显降低, MDA含量明显升高, 证明存在自由基代谢紊乱。经过LM46干预后, SOD活力升高, MDA含量下降, LDH和CK的活力明显下降, 表明LM46有显著抗氧化能力, 从而减轻缺血/再灌注损伤[13]。本研究针对海洋卤酚化合物应用于心血管系统疾病进行了初步探讨, 为以后海洋卤酚化合物在该领域的研究打下基础。
摘要：目的 明确新型卤酚化合物3’, 4’-二羟基-3-氯二苯甲酮 (LM46) 对缺血/再灌注损伤后大鼠心肌的保护作用。方法 利用大鼠心脏局部缺血/再灌注模型, 检测LM46处理后大鼠心肌梗死面积和血清酶学指标的变化。结果 在再灌注早期静脉给予LM46能有效减轻心肌缺血/再灌注损伤。表现为梗死面积减小, 超氧化物歧化酶 (SOD) 活力升高, 显著降低血清乳酸脱氢酶 (LDH) 、肌酸激酶 (CK) 、丙二醛 (MDA) 水平。结论 在5mg/kg～15mg/kg剂量范围内, LM46有显著的心肌保护作用。
对羟基苯甲酸己酯的催化合成 篇5
关键词：尼泊金己酯,硫酸镓,催化,合成
防腐剂对羟基苯甲酸酯又称尼泊金酯,具有高效、低毒、广谱、易配伍等优点,是许多发达国家的主流食品防腐剂,还广泛用于日化、医药及饲料行业的防腐。随着对羟基苯甲酸酯中烷基碳原子数的增多,其毒性随之降低,抗菌活性增大[1]。工业上由对羟基苯甲酸与烷基醇在浓硫酸存在下催化酯化而得,存在设备腐蚀严重,副反应多,废液量大等缺点。由于对羟基苯甲酸酯中烷基碳链越长,酯化反应速率越慢,分离也越困难,因而文献报道的多为对羟基苯甲酸乙酯、丙酯和丁酯的催化合成[2,3,4,5,6,7]。笔者采用硫酸镓为催化剂合成了对羟基苯甲酸己酯,结果表明硫酸镓对对羟基苯甲酸与正己醇的酯化反应有良好的催化活性,催化剂易分离回收,后处理方便。适宜反应条件下对羟基苯甲酸己酯收率为97.3%。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
Avatar360FT-IR型红外光谱仪(美国Nicolet公司);CL-2型恒温加热磁力搅拌器(郑州长城科工贸有限公司);SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司);X-5型显微熔点测定仪(北京泰克仪器有限公司)。Ga2(SO4)3·18H2O为工业品,其余试剂均为分析纯。
1.2 酯的合成
在装有温度计、分水器、回流冷凝管的100ml三口烧瓶中加入0.05mol对羟基苯甲酸、10mL环己烷、一定量的正己醇和催化剂,分水器中预先装满正己醇,开动电磁搅拌,加热回流反应,至出现冷凝液时开始计时。反应一定时间,冷却、静置,将反应液用倾析法转移至分液漏斗,催化剂留于瓶底待重复使用。反应液用10%Na2CO3溶液调PH值至7~8,蒸馏水洗涤至中性后,减压蒸馏分离未反应的正己醇,将蒸馏余液搅拌下倾入蒸馏水中,析出固体产物,经抽滤,洗涤,常温真空干燥至恒重,得白色粉状产品,称重计算收率。
1.3 产品分析
所得对羟基苯甲酸己酯的熔点为50.1~51.0℃(文献值49-50℃)[8];产品的红外谱图见图1。
由图1可见,产品I R(K B r压片)吸收峰(cm-1):3293(酚羟基O-H伸缩振动);1159(C-OH伸缩振动);1276(芳香酸酯C-O-C伸缩振动);1683(C=O伸缩振动);2943、2861(C-H伸缩振动),可确认其结构。
2 结果与讨论
考察催化剂用量、酸醇物质的量比、反应时间、催化剂重复使用次数及带水剂等因素对收率的影响,结果如下。
2.1 催化剂用量对收率的影响
酸醇物质的量比1:3,10mL环己烷为带水剂,反应时间2 h,改变催化剂用量,结果见图2。
由图2可见,硫酸镓能有效加快合成对羟基苯甲酸己酯的反应速率,收率随催化剂用量增加而增大,2 g催化剂时对羟基苯甲酸己酯收率达97.3%,但催化剂用量过多副反应加剧。故硫酸镓适宜用量为2 g。
2.2 酸醇物质的量比对收率的影响
催化剂2 g,10ml环己烷,反应2 h,改变正己醇用量,结果见图3。
酯化反应是可逆反应,过量的正己醇能使反应向生成产物的方向进行有利于收率提高。但醇用量过多,不仅造成浪费,还会使催化剂浓度降低,反应速率减慢。故酸醇物质的量比以1:3为宜。
2.3 反应时间对收率的影响
酸醇物质的量比为1:3,10mL环己烷,催化剂用量2g,改变反应时间,结果见图4。
由图4可见,产品收率随反应时间的延长而增加,反应2h基本已达化学平衡,若继续延长反应时间会导致副反应发生使收率明显下降,故反应时间2 h为宜。
2.4 带水剂对收率的影响
取酸醇物质的量比1:3,催化剂2g,反应时间2h,不加带水剂以及分别将10mL环己烷改为苯、甲苯及二甲苯,实验时发现不加带水剂,无水随带水剂蒸出,而分别以苯、甲苯、二甲苯为带水剂时,可能因副反应的缘故反应液呈黑褐色,故以环己烷作带水剂为宜。
2.5 催化剂重复使用对收率的影响
将上述适宜条件下反应后分离所得硫酸镓保留,不经任何再生处理,依原实验条件考察催化剂重复使用次数对对羟基苯甲酸己酯收率的影响,结果见表1。
由表1可见,硫酸镓第1次重复使用收率便大幅度降低。实验时观察到反应后催化剂硫酸镓由无色结晶变为淡黄色沉淀,可能是硫酸镓部分分解为氧化镓因而催化活性明显减小。
3 结论
硫酸镓是合成对羟基苯甲酸己酯的良好催化剂,反应时间短,合成工艺流程简单,操作方便,不腐蚀设备。适宜反应条件为酸醇物质的量比为1:3,催化剂2 g,10mL环己烷,反应时间2 h,对羟基苯甲酸己酯收率达97.3%。
参考文献
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4-羟基苯甲酸论文 篇6
间羟基苯甲酸为重要的医药、农药中间体, 为二苯醚类除草剂的主要原料, 其传统生产工艺为以苯甲酸为原料经磺化、盐析、碱融、脱色、酸化结晶、水洗而成。但其生产过程中产生大量废水, 吨产品产生废水约10t左右, 且水质的COD较高, 为20 000mg/L左右, 由于间羟基苯甲酸在水中又具有一定的溶解性, 而采用一般的物理化学法很难将其从大量的废水中回收或分离, 而大量溶解在水中的间羟基苯甲酸为废水COD偏高的主要影响因素, 因而采取有效的方式从废水中回收间羟基苯甲酸, 不但能提高产品得率, 降低单耗、而且能有效的降低水质COD, 减轻环保治理压力。通过长期试验和研究, 发现利用西安蓝晓科技生产的XDA-1大孔树脂对生产废水中的间羟基苯甲酸进行回收达到了理想的效果。
2 材料与方法
2.1 作用机理
XDA-1吸附树脂是一种由苯乙烯与乙烯共聚制成球体, 并由专用制孔剂制孔, 而造成的一种的大孔道吸附剂, 改产品吸附量大, 解析容易, 强度好。在pH值小于2的情况下间羟基苯甲酸在水中主要以分子形势存在, 因其在水中具有一定的溶解度, 所以冷却结晶后, 废水水中仍有一定的溶解量, 据试验分析得知;间羟基苯甲酸常温时, 其在水中的溶解量约为0.5%。这部分间羟基苯甲酸很难用常规方法加以回收。而XDA-1树脂具有纳米级的吸附孔径, 间羟基苯甲酸分子很容易扩散至XDA-1孔道里, 并在范德华力作用下, 吸附在孔道表面, 吸附饱和后, 在氢氧化钠作用下, 间羟基苯甲酸转化为间羟基苯甲酸根离子, 而间羟基苯甲酸根离子与水的亲和作用大大增加, 实现从树脂上脱附。
2.2 试验仪器及试剂
吸附塔 (自制) 、XDA-1大孔吸附树脂 (西安蓝晓科技) 、岛津LC-10AT高效液相色谱仪、COD测定仪、马弗炉、天平、WB-1数字熔点仪、数显热循环干燥箱、衬四氟计量泵、pH值测量计、液碱等。
3 实验方法
3.1 实验步骤
实验装置见图1。
3.1.1 实验一
采集车间废水静置并检测外观:红棕色CODcr = 20 000mg/L、废水pH值小于2。往简易装置内装填树脂约100mL, 用300mL热水处理树脂, 树脂处理后, 冷水降温至室温, 开启废水计量泵, 使废水以200mL/h的流速通过树脂层, 共通过废水1 000mL, 将处理后的废水取样检测COD值, CODcr=11 000mg/L。
配置5%氢氧化钠溶液150mL, 再生树脂, 以流速100mL/h, 通过树脂, 待出水pH值小于3时, 开始回收解析液, 回收至解析液pH大于11为止, 共约回收100mL解析液, 对解析液进行酸化降温、静置、过滤、水洗, 烘干, 称重得干品4.0g间羟基苯甲酸。
产生酸化母液100mL, 本次实验实际处理车间废水水量为900mL, 单位废水中回收间羟基苯甲酸量4.44g/L, 树脂用100水将碱液置换出, 备用。
3.1.2 实验二
对实验一备用的树脂, 再次进行吸附试验, 废水以200mL/h的流速通过树脂, 共通过废水1 400mL, 对吸附后的树脂处理方法同实验一, 将回收处理后的间羟基苯甲酸湿品在数显热循环干燥箱内烘干, 得到6.1g间羟基苯甲酸干品, 外观为白色结晶粉末、熔点为202.4～203.8℃, 其各项检测指标均达到企业标准。
试验过程中得到酸化母液100mL, 洗产品废水150mL, 本实验实际处理废水1 300mL, 单位废水中间羟基苯甲酸回收量为4.69mg/L。
3.2 废水通过树脂的流速对吸附效果的影响
采用同批车间废水, 每次处理废水总量均为1 400mL, 只改变废水通过树脂的流速, 考察其间羟基苯甲酸回收量及处理后废水COD, 其结果见表1。
分析以上数据可知, 在相同条件下, 最佳的废水通过树脂的流速应为150mL/h。
3.3 废水通过量对树脂吸附效果的影响
采用同批车间废水, 每次处理废水的流速为200mL/h, 只改变通过树脂的废水总量, 考察其间羟基苯甲酸回收量及处理后废水COD, 其结果见表2。
分析以上数据可知, 在相同条件下, 每次最佳的废水通过树脂的总量为1 300mL。
4 综合分析及结论
依据实验分析得知采用XDA-1大孔吸附树脂回收间羟基苯甲酸, 在相同的树脂装填量及水质条件下, 最佳的流速为150mL/h, 其最佳通过量为1 300mL每次。另外由试验知:间羟基苯甲酸生产过程中, 最终车间排放废水中可回收间羟基苯甲酸含量应为4.5～5.0kg/t废水。XDA-1大孔树脂对间羟基苯甲酸选择性较高, 且解析比较彻底, 基本无拖尾巴现象, (对解析液后期置换碱水做液相色谱分析可知) , 又间羟基苯甲酸价格较高, 且间羟基苯甲酸在酸化水洗工段由于粗品中含硫酸钠较高, 需要3～5次水洗, 才能将产品中硫酸钠洗涤至标准以内, 而间羟基苯甲酸在水中又具有一定的溶解度, 大量的水洗过程势必会增加废水中间羟基苯甲酸的累计量, 从而影响产品的得率, 而XDA-1大孔径树脂不但能对间羟基苯甲酸起到很好的吸附回收作用, 而且吸附后的树脂可再生以重复使用, 经长期实验发现:此种吸附树脂一般可以循环使用2年以上, 大大降低了生产及环保投资运行费用, 所以利用该工艺对间羟基苯甲酸废水进行处理的可行性较高, 同时该工艺废水处理后, 废水的有了明显低的改观, CODcr去除率达到44.8%。从而有效地减少了废水后续处理的费用, 为废水能顺利进入物化、生化处理系统提供了保障, 为此类生产企业废水预处理提供了一条可靠路线。
摘要：指出了磺化碱融法生产间羟基苯甲酸属于传统工艺, 其最终废水量大且含有一定量的间羟基苯甲酸、水质COD较高, 一般在20000mg/L, 难以治理, 通过研究发现了利用XDA-1大孔吸附树脂可对其中的间羟基苯甲酸进行回收, 其废水中间羟基苯甲酸回收率为73%, 吸附回收后, 废水的COD为11000mg/L, 有效去除率为44%, 为废水预处理提供了有力的技术支撑。
对羟基苯甲酸酯的细胞毒效应 篇7
关键词：对羟基苯甲酸酯,防腐剂,人角质形成细胞株
对羟基苯甲酸酯类物质(parabens),又名尼泊金酯,包括甲酯、乙酯、丙酯、丁酯等,是目前世界上用途最广、用量最大、使用频率最高的防腐剂。广泛用于日用化工、医药、食品、化妆品、胶片、造纸、印刷、塑料加工等诸多领域。目前,化妆品中允许使用的防腐剂多达60种以上,过量使用防腐剂可引起过敏性皮炎和接触性皮炎,包括目前使用最广泛、最安全的对羟基苯甲酸酯也同样可引起接触性皮炎。人们对对羟基苯甲酸酯类物质的细胞毒性尤其是对人表皮细胞的毒性作用的研究报道不多。我们选用了人角质形成细胞株(HaCat)进行对羟基苯甲酸酯类的细胞毒性研究。
1 材料与方法
1.1 人角质形成细胞
人角质形成细胞株购自中国典型培养物保藏中心。
1.2 主要试剂
对羟基苯甲酸甲酯(methyl paraben,MP,北京化学试剂公司)、对羟基苯甲酸乙酯(ethylparaben,EP,北京化学试剂公司)、对羟基苯甲酸丙酯(n-propylparaben,PP,北京化学试剂公司)、对羟基苯甲酸丁酯(n-bury lparaben,BP,北京化学试剂公司)、含酚红DMEM培养液(Hyclone)、胎牛血清(Hyclone)、四甲基偶氮噻唑蓝(MTT,sigma)等。
1.3 主要器材
96孔细胞培养板(Costor)、Heraeus CO2孵箱、SW-CJ-2F(A)双人单面净化工作台、Bio-rad Model 550型酶标仪、XDS-1实验室倒置显微镜、血球计数板等。
1.4 方法
1.4.1 人角质形成细胞系的维持
人角质形成细胞培养在含10%胎牛血清的DMEM培养基中(含100 U青霉素、100 U链霉素/ml),在37 ℃、5% CO2、100%湿度下培养。以后每二三天换液1次,当细胞长至70%～80%时传代。用含0.25%胰酶、0.02% EDTA的消化液消化传代。
1.4.2 角质形成细胞的增殖试验[1]
将常规培养角质形成细胞消化80%融合的单层培养细胞,接种于96孔培养板,细胞浓度为2×104个/ml,每孔加0.1 ml。预培养24 h后,弃去陈旧培养基,每孔加0.2 ml完全培养基,内含终浓度为3.125、6.25、12.5、25、50、100、200 μg/ml MP、EP、PP、BP进行染毒。以DMEM培养基为溶剂对照。各组均设4个平行样,分别检测72 h的细胞增殖情况,终止作用前各孔加20 μl MTT(5 g/L),继续培养4 h,弃上清,加180 μl 二甲亚砜(DMSO)溶解,震荡10 min后,在酶标仪上于570 nm处检测各孔吸光度(A)值。计算平均A值和增殖率(prolieration rate,PR)。
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1.5 统计学分析
采用SPSS 11.0统计软件对结果进行分析,组间均数的比较采用单因素方差分析和t检验。以P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 对羟基苯甲酸酯类对A值的影响
由表1可见,MP、EP在200 μg/ml时A值明显减小,P<0.05;PP、BP从25 μg/ml开始A值亦明显减小(P<0.05),且随剂量的增加,A值也越来越小。说明对角质形成细胞增殖的抑制作用也显著增大,呈现明显的剂量—效应关系(RMP=0.977,REP=0.937,RPP=0.87,RBP=0.882,P值均小于0.01)。
注:MP—对羟基苯甲酸甲酯,EP—对羟基苯甲酸乙酯,PP—对羟基苯甲酸丙酯,BP—对羟基苯甲酸丁酯。各剂量组与对照组比较,*P<0.05。
2.2 对羟基苯甲酸酯类对增殖率的影响
表2显示,随剂量增加,MP、EP、PP、BP的增殖率逐渐下降,从50 μg/ml开始,增殖率由大到小依次为MP、EP、BP、PP。
注:MP—对羟基苯甲酸甲酯,EP—对羟基苯甲酸乙酯,PP—对羟基苯甲酸丙酯,BP—对羟基苯甲酸丁酯。
3 讨论
化妆品中由于添加了大量营养物质,极易成为微生物繁殖的培养基,因此,在化妆品生产、使用和保存中,为抑制细菌的生长繁殖,在产品中加入一定量的防腐剂,防止微生物造成的腐败变质,从而延长保存期。产品中添加适量的防腐剂可防止变质,延长保质期,但过量添加会对人体产生一定的毒性。对羟基苯甲酸酯类物质,因其低毒、非挥发性、良好的杀菌能力和稳定性,而被作为防腐剂广泛用于包括发用产品、护肤产品、洗面奶、淋浴露、粉类用品、胸部用品、唇膏、香水等等化妆品中[2]。我国《化妆品卫生规范》中规定对羟基苯甲酸酯类防腐剂在化妆品中单一酯的最高限量为0.4%,混合酯为0.8%[3]。但化妆品中防腐剂的超标情况时有发生[4]。由于人们对美的追求,涂在脸上、身上的化妆品越来越多,皮肤接触的防腐剂在种类、数量上也越来越多。多种化学物质混合在一起,对人体的伤害可能会更大,应引起我们足够的重视。
角质形成细胞是人类表皮的主要细胞,占表皮细胞的80%以上,具有许多重要的生物学功能。本次研究正是选用此种细胞来观察对羟基苯甲酸酯类对其细胞毒性作用。结果显示,甲酯、乙酯在200 μg/ml时A值明显减小(P<0.05);丙酯、丁酯从25 μg/ml开始A值亦明显减小(P<0.05),且随剂量的增加,A值也越来越小。说明对角质形成细胞增殖的抑制作用也显著增大,呈现明显的剂量-效应关系。从增殖率来看,随剂量增加,甲酯、乙酯、丙酯、丁酯的增殖率逐渐下降,从50 μg/ml开始,增殖率由大到小依次为甲酯、乙酯、丁酯、丙酯。说明毒性最大为对羟基苯甲酸丙酯,毒性最小为对羟基苯甲酸甲酯。
本次研究丰富了对羟基苯甲酸酯类的毒性尤其是皮肤细胞毒性的资料,使我们更进一步地了解对羟基苯甲酸酯类物质。为研究多种防腐剂的混合毒性作用奠定基础。
参考文献
[1]Mosmann T.Rapid colorimetic assay for celluar growth and survival:Ap-plication to proliferation and cytotoxicity assay.lmmunol Methods,1983,65:55.
[2]冯士清,赵华.从使用频率看化妆品防腐剂走势.日用化学品科学,2006,29(11):30-33.
[3]中华人民共和国卫生部.化妆品卫生规范.2007.
对羟基苯甲醛的应用及合成技术 篇8
1 对羟基苯甲醛的应用
1.1 合成香料
在香料化学上, 用对羟基苯甲醛可以合成大茴香醛、香兰素、洋茉莉醛、丁香醛、茴和复盆子等许多珍贵的香料[2]。例如大茴香醛, 学名为4-甲氧基苯甲醛, 它是由对羟基苯甲醛与硫酸二甲酯 (或碳酸二甲酯) 在碱性介质中反应而得, 主要用于香料香精的生产, 可用于配制花香型香精, 也用于医药业, 如制取羟基氨苄青霉素等。另外, 大茴香醛与乙醇在碱性介质内发生康尼查罗反应可生成甲氧基苯甲醇, 其具有甜的香气, 可用于配制茉莉、紫丁香等香精, 适用于配置香水, 也用于有机溶剂和化学品的合成。由于天然香料已日趋缺少, 而合成香料的生产是未来香料的发展趋势, 对羟基苯甲醛在合成香料方面已占有重要的地位。
1.2 医药和农药
在医药方面[3,4], 对羟基苯甲醛主要用于合成抗菌增效剂甲氧基节胺嘧啶、羟基氨苄青霉素、羟基苄头饱霉素、三甲氧基苯甲醛、对羟基甲醇葡萄糖、对羟基苯甘氨酸、祛痰药杜鹃素、人造天麻、艾司洛尔等, 也可用于合成抗高压药、抗高血脂药、心血管疾病等、治疗皮肤病和眼疾的药物等。
对羟基苯甲醛的卤化物, 不论是一卤代物还是二卤代物, 均有抑制微生物生长的功能, 可用于药物等的灭菌剂, 其中尤以3, 5-二氯-4-羟基苯甲醛的杀菌作用最为有效。在农业上[5,6], 对羟基苯甲醛的卤化物可以合成敌草腈和溴苯腈, 它们使用方便, 生产工艺简单, 成本低, 是一种很有发展前景的除草剂。用对羟基苯甲醛可以合成杀虫剂、灭菌剂、真菌抑制剂、消毒防腐剂等的中间体。
1.3 下游产品
由对羟基苯甲醛氧化可得到对羟基苯甲酸[7], 它是用途广泛的有机合成原料, 特别是酯类, 包括对羟基苯甲酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、异丙酯、异丁酯等可作食品添加剂, 用于水果及蔬菜、腌制品等, 还广泛用于化妆品、医药防腐剂和杀菌剂等方面。
对羟基苯甲酸与氢氧化钠反应成盐后再与氯化苯反应得对羟基苯甲酸苄酯。对羟基苯甲酸苄酯 (简称POB) 是与无色染料呈色剂在热融时产生变色反应的显色剂, 可用来制作热压敏记录纸、电话传真记录纸及心脑电图记录纸等。用对羟基苯甲酸苄酯制成的热压敏复写纸具用使用方便、无污染、字迹清晰等优点, 其开发研究具有重要的现实意义。
2 对羟基苯甲醛的合成
2.1 Reimer-Tiemann法 (R-T法)
作为传统的合成对羟基苯甲醛的方法, R-T法已有100多年的历史[7,8], 该方法是在碱金属氢氧但是Mn2O3的制备条件较苛刻, 且使用的浓硫酸量大, 产生的废水对环境污染[17,17]。
3 对甲酚催化氧化法
在甲醇溶剂中, 以过渡金属盐或配合物为催化剂, 加入过量的强碱, 在空气氧的氧化下, 可以将对甲酚的甲基氧化为醛基, 该反应既可以在常压下也可以在加压下进行[18,19,19,20]。该方法由于其反应条件缓和, 产品纯度高, 三废量少, 催化剂可反复使用等优点, 越来越受到人们的重视, 已成为对羟基苯甲醛最具前途的生产方法, 并已实现了工业化。
3.1 对甲酚催化氧化研究进展
在20世纪80年代, 许多学者对对甲酚催化氧化合成对羟基苯甲醛的工艺路线进行了研究, 日本、美国、德国先后有不少专利发表。
20世纪80年代末90年代初, 国内江苏、上海、大连等地几家研究所和生产单位对此工艺进行了研究开发, 并用于工业生产。在国内, 江苏金坛激素研究所对该方法研究较早, 用钴盐为主催化剂, 铜盐为助催化剂, 在搅拌釜中用纯氧氧化, 得到对羟基苯甲醛, 其收率为70.2%。吉林化工学院精细化工研究所利用外循环反应器强化了该反应的传质, 取得了重大的进展。
随后, 清华大学化工系与燕山石化总公司合作对该工艺进行了较深入的研究[21]。为了提高氧的传质速率, 对原来的设备进行了改造, 在进气口安装了一个特殊的气体分布器。实验表明, 使用了气体分布器以后, 氧的传质过程得到了明显的加强, 反应的转化率和收率都大大提高。
朱宇君、李静[22]等报道了对甲酚气相氧化制备对羟基苯甲醛的方法。在乙酸存在和空气气氛下, 以磷酸铁为催化剂进行了对甲酚气相选择氧化合成对羟基苯甲醛和对羟基苯甲醇的反应, 考察了不同乙酸/对甲酚比和反应温度对反应产物分布的影响。结果表明, 加入乙酸可抑制目标产物深度氧化, 促进气相反应中高选择性地生成对羟基苯甲醛和对羟基苯甲醇。在反应温度为250 ℃, 乙酸/对甲酚比为0.19, 催化剂用量为0.135 g和对甲酚流速为11.92 g·h-1时, 生成对羟基苯甲醛的选择性为34.14%, 生成对羟基苯甲醇的选择性为65.16%。
国外对羟基苯甲醛的主要生产厂家有美国道化学公司、日本纯正化学公司、精细化学公司等。国内的主要生产厂家有辽宁新民有机化工厂、南京晶美化学有限公司、安徽潜山药物化工厂、南通长江化学工业公司、山东淄博大华化工公司、山东春光化工有限公司、盐城隆达公司农药厂、高邮市康乐精细化工厂、上海宝山月浦化工厂等10余家, 总生产能力约为 6000 t·a-1, 年产量约为5000 t左右, 它们基本上多为300～500 t·a-1的生产规模。
3.2 对甲酚催化氧化反应的特点
对甲酚催化氧化反应是一个受氧传质控制的反应, 具体反应过程如下:
在催化剂条件不变的情况下PHBALc的生成是一个中等速度反应, 对PHB和PHBME生成的影响是相同的, 整个过程可以被看作从PHBALc开始的并行反应, 而由PHBALc转化为PHB为一快速反应, PHB的生成受氧的传递速率控制, 提高甲醇中氧浓度以及传递速率无疑对反应是有益的, 可以大大提高对PHB的选择性, 抑制PHBME的生成, 获得高收率。
由该反应的特点可以看出, 要提高对甲酚的转化率和对羟基苯甲醛的选择性, 仅在催化剂上下功夫是不够的, 必须要强化反应器的传质性能, 要提高其传质性能仅靠提高搅拌速度和增大气速不能解决根本问题。为此也有学者在反应器的结构上做了研究。如前面提到的清华大学气体分布器的使用就使反应时间由原来的10 h左右, 缩减到了5 h左右。另外, 周明昊[23]等使用的液体喷射环流反应器更是将反应时间缩短到2.5 h。但这方面的研究还不够, 没有太多的报道, 还需要研究者们更多地投入。
4 结论
(1) 对羟基苯甲醛作为一种重要的精细化工原料, 其需求量不断增加, 开发高选择性、高收率、经济合理的生产工艺具有重要的意义。
(2) 对甲酚催化氧化法与其它方法相比具有收率和纯度高、三废少、反应缓和、操作简单等优点, 该法已成为将来对羟基苯甲醛生产的发展趋势。