方衛(wèi)國(杭州澳賽諾化工有限公司,浙江 杭州 311604)
對乙烯基苯甲酸是重要的有機合成中間體,在醫(yī)藥中間體和感光材料的合成中有著廣泛的用途,本文以對溴苯甲酸為原料,在溶劑四氫呋喃中,與格氏試劑異丙基氯化鎂交換得到溴化鎂對苯甲酸格氏試劑,然后把乙醛滴加到合成的格氏試劑中,反應完后,酸化后處理得到中間產(chǎn)品對羥乙基苯甲酸,再在DMSO中,用濃硫酸脫水得到對乙烯基苯甲酸。合成工藝路線如下:
1.1 主要儀器和試劑
1200型液相色譜儀(日本島津公司);330型核磁共振儀;液-質(zhì)色譜儀。
對溴苯甲酸、異丙基氯、無水四氫呋喃為工業(yè)級,濃硫酸和濃鹽酸為試劑級,乙醛用試劑乙醛解聚得到。
1.2 異丙基格氏試劑的制備
在氮氣保護下,往250mL三口燒瓶加5.5g鎂屑(0.23mol),5g無水四氫呋喃,加0.1g碘作為引發(fā)劑,先滴加少量異丙基氯的四氫呋喃溶液,格氏試劑引發(fā)后,保持40~60℃,緩慢滴加11.8g異丙基氯(0.15mol)和36mL四氫呋喃的溶液。滴加完后,40~50℃反應3h。
1.3 對羥乙基苯甲酸的合成
將對溴苯甲酸8g(0.04mol)溶于96mL無水四氫呋喃內(nèi),在℃以下滴入格氏試劑內(nèi)。滴畢,控制溫度在0~10℃下反應。反應到原料含量降到1.3%。再把溫度降到0~-10℃,滴加9.3g乙醛(0.21mol),滴加完后,再升溫到0~10℃反應2.5h,-5~5℃滴加2mol/L鹽酸,調(diào)pH=2,用2×50mL乙酸乙酯萃取,50mL飽和鹽水洗一次。無水硫酸鈉干燥。過濾,45℃真空脫溶劑。脫干后得黃色粘稠狀液體。加10mL乙酸乙酯溶解,攪拌5min,滴加68mL石油醚。滴畢在室溫(0~10℃),攪拌1h。過濾,得對羥乙基苯甲酸中間產(chǎn)品4.7g。產(chǎn)率71.0%,含量95.8%。
1.4 對乙烯基苯甲酸的合成
往反應瓶中加0.63g對羥乙基苯甲酸,DMSO 10g,濃硫酸1.1g,升溫到120~138℃反應2.4h,冷卻到室溫,加10mL水,用2×20mL二氯乙烷萃取,有機相加30%NaOH溶液30mL中和,分層,水相用2×20mL TBME萃取雜質(zhì),水相用1:1鹽酸酸化,再用2×25mL乙酸乙酯萃取產(chǎn)品,用15mL水洗有機相3次,在50℃水浴,用真空脫去溶劑,得到1.2g粗產(chǎn)品,粗產(chǎn)品用10mL甲醇溶解,滴加50mL水重結晶,過濾,烘干得到0.37g產(chǎn)品。收率65.5%,含量99.4%。
一組對羥乙基苯甲酸合成的HPLC跟蹤數(shù)據(jù)如下(n對溴苯甲酸:n異丙基氯=0.27:1):
時間/min樣品反應41 h反應50 h加乙醛反應2 h硫酸鈉干燥后重結晶后4.5(對羥乙基苯甲酸)71.1 72.9 95.8 7.3(中間態(tài))/% 86.2 85.0 17.5 16.5 2.8 10.7(原料)/% 1.3 1.3 0.9 0.7 10.9 /% 5.5 6.2 4.1 3.7 0.5 12.0 /% 1.2 1.5 2.4 2.1 0.4 13.3 /% 5.8 5 4.0 4.1 0.35
經(jīng)過LC-MS分析確認,13.3min的雜質(zhì)為:
估計在滴加后期,格氏試劑的濃度偏低,使隨著原料滴加進去的微量水份有機會參加副反應,從而使13.3min的雜質(zhì)增加,后把投料比例改為:n對溴苯甲酸:n異丙基氯=0.17:1(摩爾比),這個雜質(zhì)只有0.3%。
在合成最終產(chǎn)品這一步,做了另外一些脫水的方法,其中有PTSC/DBU法、SOCl2法、磷酸法,但效果都不理想。
另外,反應體系中的水份對反應的影響很大,少量水存在會生成大量雜質(zhì);反應的溶劑對反應的影響也很大,用甲苯作溶劑時,基本都生成了雜質(zhì);硫酸的濃度也影響反應,用75%硫酸,不能反應完,補加濃硫酸會生成大量雜質(zhì)。
經(jīng)測試產(chǎn)品的最佳吸收波長為254nm,產(chǎn)品在230nm處的吸收很弱,所以這步反應的液相測試宜采用254nm的波長。
中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品都經(jīng)核磁確認,核磁圖譜如下:(jfq081222-1330205和jfq090203-1364601分別為中間產(chǎn)品和最終產(chǎn)品的核磁圖譜)。
從以上實驗得出,用本文的方法,能夠得到純度較高的產(chǎn)品(HPLC 99.4%),并有較好的收率(總收率47.0%)。對羥乙基苯甲酸中間產(chǎn)品的合成以n
對溴苯甲酸:n異丙基氯=0.17:1的投料比例為佳,最終產(chǎn)品對乙烯基苯甲酸的合成以在DMSO溶劑中濃硫酸的方法比較理想。
[1]張景文,徐之雒.硫酸鐵水合物催化下醇脫水成烯反應的溶劑效應[J].吉林大學自然科學學報,1989,(1):99-103.
[2]李肇凱.無機酸對二甘醇脫水環(huán)化反應的催化作用[J].金山油化纖,2004,(1):19-21.
[3]楊開蓮,謝承禮.環(huán)己醇催化脫水制備環(huán)己烯[J].浙江化工,2003,34(12):26-27.
[4]李家其,尹篤林.環(huán)己醇脫水制備環(huán)己烯催化劑綜述[J].應用化工,2008,37(4):31-33.
[5]何節(jié)玉,廖德仲.新固體酸SO2-4-MoO3-TiO2催化制備環(huán)己烯[J].化學世界,2002,43(11):17-18.