CN115491700B - 一种香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种香料2‑丙酰基噻唑的电化学合成方法，包括如下步骤：向电解槽的阳极室内加入饱和硫酸氢铵溶液、钨酸钠、2‑丙基噻唑、催化剂和二氯甲烷，钨酸钠、2‑丙基噻唑、催化剂和有机溶剂的摩尔比为0.1‑1:1‑20:0.1‑1:400‑600；饱和硫酸氢铵溶液与二氯甲烷的体积比为1:0.5‑2；向阴极室加入磷酸二氢钾饱和溶液；所述电解槽的阳极室和阴极室之间通过阳离子交换膜隔开；搅拌状态下，通电电解，阳极室制备得到2‑丙酰基噻唑。

Description

一种香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法
技术领域
本发明属于精细化工和有机电化学合成技术领域，具体涉及一种香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
2-丙酰基噻唑是一种应用广泛的食品添加剂和医药中间体。目前制备方法主要有两种，一种是以2-溴噻唑为原料，制备成格氏试剂，然后与丙酰氯反应来合成。该方法制备的格氏试剂稳定性很差，总的反应收率极低。第二种也是以2-溴噻唑为原料，使用丁基锂和丙酰氯反应，该方法虽然收率可观，但是需要在-78℃反应，反应条件苛刻，不利于工业化生产。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法，包括如下步骤：
向电解槽的阳极室内加入饱和硫酸氢铵溶液、钨酸钠、2-丙基噻唑、催化剂和二氯甲烷，钨酸钠、2-丙基噻唑、催化剂和有机溶剂二氯甲烷的摩尔比为0.1-1:1-20:0.1-1:400-600；饱和硫酸氢铵溶液与二氯甲烷的体积比为1:0.5-2；
向阴极室加入磷酸二氢钾饱和溶液；
所述电解槽的阳极室和阴极室之间通过阳离子交换膜隔开；
搅拌状态下，通电电解，阳极室制备得到2-丙酰基噻唑。
阳离子交换膜，是为了把阳极室中的H+及时输送至阴极室。
搅拌是为了将水溶性原料和油溶性原料混合均匀，便于反应。
在一些实施例中，所述硫酸氢铵溶液为饱和硫酸氢铵溶液。饱和硫酸氢铵能增大导电能力，降低能耗。
在一些实施例中，所述催化剂选自乙酸铜、乙酸锰、硝酸银、氯化铜或硫酸锰。这些催化剂催化过硫酸铵氧化合成过钨酸钠的步骤。
优选的，所述催化剂为乙酸铜、乙酸锰或硝酸银。
在一些实施例中，所述阳离子交换膜为Nafion-324或NaFion-424
在一些实施例中，电解室的阳极为DSA电极、石墨电极或铂电极。
其中，DSA电极是采用不锈钢等金属材料作为电极的基材，在金属基材上涂覆具有催化活性的钌、钯等贵金属氧化物制成。电极表层的贵金属氧化物涂层具有电催化作用，能够影响电化学反应速度。
在一些实施例中，阴极为石墨电极或铅合金电极。
在一些实施例中，钨酸钠、2-丙基噻唑、催化剂和有机溶剂的摩尔比为0.1-0.5:5-15:0.1-0.5:400-550；饱和硫酸氢铵溶液与二氯甲烷的体积比为1:0.8-1.5。
优选的，所述有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、四氯化碳或氯苯。
在一些实施例中，电解的电流密度为80-250mA/m2。
优选的，电解的电流密度为80-150mA/m2。
上述本发明的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
本发明利用电化学方法来合成2-丙酰基噻唑，条件温和，具有反应易于控制，环境友好等特点。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
采用的电解槽可以为H型电解槽，包括阳极室和阴极室，所述阳极板和阴极板上部通过直流电源连接。阳极室和阴极室中间通过阳离子交换膜连通。
本发明2-丙酰基噻唑的合成方法有关电化学方程式如下：
阳极反应：
2NH4HSO4-e→(NH4)2S2O8+2H+
(NH4)2S2O8+Na2WO4+H2O→Na2WO5+2NH4HSO4
Figure BDA0003911962290000031
阴极反应：
2H++e→H2。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
采用H型电解槽作为反应器，阳极为DSA网状电极，阴极为石墨电极，阳极室和阴极室用NaFiona-324阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸钠、10mmol 2-丙基噻唑、0.5mmol乙酸铜和40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25℃恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为100mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率86％。
实施例2
采用H型电解槽作为反应器，阳极为石墨电极，阴极为铅电极，阳极室和阴极室用NaFiona-424阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸铵，10mmol 2-丙基噻唑，0.1mmol乙酸铜，40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25℃恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为100mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率76％。
实施例3
采用H型电解槽作为反应器，阳极为DSA网状电极，阴极为石墨电极，阳极室和阴极室用NaFiona-324阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸钠，10mmol 2-丙基噻唑，0.5mmol硝酸银，40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25℃恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为100mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率89％。
实施例4
采用H型电解槽作为反应器，阳极为铂电极，阴极为铅电极，阳极室和阴极室用NaFiona-324阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸钠，10mmol 2-丙基噻唑，0.5mmol乙酸铜，40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25℃恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为100mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率85％。
实施例5
采用H型电解槽作为反应器，阳极为DSA网状电极，阴极为石墨电极，阳极室和阴极室用NaFiona-324阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸钠，10mmol 2-丙基噻唑，0.5mmol醋酸锰，40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25℃恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为100mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率82％。
实施例6
采用H型电解槽作为反应器，阳极为石墨电极，阴极为石墨电极，阳极室和阴极室用NaFiona-324阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸铵，10mmol 2-丙基噻唑，0.5mmol乙酸铜，40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25度恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为100mA/m2，通电量达到3F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率78％。
实施例7
采用H型电解槽作为反应器，阳极为DSA网状电极，阴极为石墨电极，阳极室和阴极室用NaFiona-424阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸铵，10mmol 2-丙基噻唑，0.5mmol硫酸锰，40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25度恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为150mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率77％。
实施例8
采用H型电解槽作为反应器，阳极为铂电极，阴极为铅电极，阳极室和阴极室用NaFiona-424阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸铵，10mmol 2-丙基噻唑，0.5mmol氯化铜，40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25度恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为200mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率68％。
实施例9
采用H型电解槽作为反应器，阳极为DSA网状电极，阴极为石墨电极，阳极室和阴极室用NaFiona-324阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸钠、10mmol 2-丙基噻唑、0.1mmol乙酸铜和40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25℃恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为100mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率65％。
实施例10
采用H型电解槽作为反应器，阳极为DSA网状电极，阴极为石墨电极，阳极室和阴极室用NaFiona-324阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.1mmol钨酸钠、10mmol 2-丙基噻唑、0.1mmol乙酸铜和40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25℃恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为100mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率46％。
实施例11
采用H型电解槽作为反应器，阳极为DSA网状电极，阴极为石墨电极，阳极室和阴极室用NaFiona-324阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.1mmol钨酸钠，10mmol 2-丙基噻唑，0.1mmol硝酸银，40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25℃恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为100mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率59％。
实施例12
采用H型电解槽作为反应器，阳极为铂电极，阴极为铅电极，阳极室和阴极室用NaFiona-324阳离子交换膜隔开。
向阳极室依次加入40mL饱和硫酸氢铵溶液、0.3mmol钨酸钠，10mmol 2-丙基噻唑，0.5mmol乙酸铜，40g二氯甲烷。向阴极室依次加入80ml磷酸二氢钾饱和溶液。
保持25℃恒温搅拌，通电电解，保持电流密度为50mA/m2，通电量达到2F/mol时停止通电。分出有机相，纯化得到2-丙酰基噻唑，收率84％。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法，其特征在于：包括如下步骤：
向电解槽的阳极室内加入饱和硫酸氢铵溶液、钨酸钠、2-丙基噻唑、催化剂和有机溶剂，钨酸钠、2-丙基噻唑、催化剂和有机溶剂的摩尔比为0.1-1:1-20:0.1-1:400-600；饱和硫酸氢铵溶液与有机溶剂的体积比为1:0.5-2；
向阴极室加入磷酸二氢钾饱和溶液；
所述电解槽的阳极室和阴极室之间通过阳离子交换膜隔开；
搅拌状态下，通电电解，阳极室制备得到2-丙酰基噻唑；
有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、四氯化碳或氯苯；
所述催化剂选自乙酸铜、乙酸锰、硝酸银、氯化铜或硫酸锰；
电解室的阳极为DSA电极、石墨电极或铂电极；
电解的电流密度为80-250mA/m2。
2.根据权利要求1所述的香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法，其特征在于：所述催化剂为乙酸铜、乙酸锰或硝酸银。
3.根据权利要求1所述的香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法，其特征在于：所述阳离子交换膜为Nafion-324或NaFion-424。
4.根据权利要求1所述的香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法，其特征在于：阴极为石墨电极或铅合金电极。
5.根据权利要求1所述的香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法，其特征在于：钨酸钠、2-丙基噻唑、催化剂和二氯甲烷的摩尔比为0.1-0.5:5-15:0.1-0.5:400-550；饱和硫酸氢铵溶液与二氯甲烷的体积比为1:0.8-1.5。
6.根据权利要求5所述的香料2-丙酰基噻唑的电化学合成方法，其特征在于：电解的电流密度为80-150mA/m2。
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