馬慶國(guó)，趙曉紅，丁子萌，周雨彤，閆迎潔，王瑞虹

(太原工業(yè)學(xué)院化學(xué)與化工系，山西太原 030008)

蘋果酸二乙酯是合成某些藥品不可或缺的中間體，如減肥產(chǎn)品的左旋肉堿［1］、氨普那韋［2］等藥品。以蘋果酸二乙酯為原料合成出的醫(yī)藥產(chǎn)品阿托伐他汀，其治療功效比傳統(tǒng)的美伐他汀、辛伐他汀、氟伐他汀等他汀類藥物的功效要好，在全球市場(chǎng)需求量大，并有持續(xù)的發(fā)展前途。

目前蘋果酸二乙酯的主要通過將蘋果酸中的羧基酰氯化后再與乙醇脫氯化氫成酯反應(yīng)［3］。雖然?；筇O果酸酯化反應(yīng)的活性增大，但是?；磻?yīng)所用的氯化亞砜特別容易水解并容易發(fā)生爆炸。傳統(tǒng)酯化反應(yīng)所用的催化劑有無機(jī)酸［4－6］、金屬氧化物［7－8］、分子篩［9］、金屬氯化物［10］等。本研究分別選取不同種類的催化劑，比較了不同種類催化劑催化蘋果酸和乙醇的酯化反應(yīng)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

向25 mL三口燒瓶中依次加入4.6 g無水乙醇，1.34 g L－蘋果酸，磁力攪拌條件下加入0.1g MoO3，緩慢升溫至回流溫度反應(yīng)一定時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后離心分離MoO3并用乙醇洗滌，將乙醇洗滌液與離心管上層清液合并于25mL單口燒瓶中。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀蒸出乙醇得到酯化產(chǎn)物，對(duì)酯化產(chǎn)物的組成通過氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用儀分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑種類對(duì)L－蘋果酸酯化反應(yīng)的影響

由表1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，以濃硫酸作催化劑與其它催化劑相比，蘋果酸的轉(zhuǎn)化率及蘋果酸二乙酯產(chǎn)率均最高，通過氣相色譜－質(zhì)聯(lián)用檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物除了有蘋果酸二乙酯，還有順丁烯二酸二乙酯、丁二酸二乙酯、反丁烯二酸二乙酯、2－乙氧基丁二酸二乙酯及蘋果酸的聚合物等副產(chǎn)物。其它催化劑的催化活性雖然都弱于濃硫酸，但是選擇性較好，反應(yīng)副產(chǎn)物主要是蘋果酸的聚合產(chǎn)物，分子結(jié)構(gòu)中的醇羥基不會(huì)受到影響。其次是氯化鎳、氯化鈷的催化活性，考慮到生產(chǎn)過程中氯化鎳、氯化鈷的腐蝕性較強(qiáng)，選擇氧化鉬為催化劑，研究反應(yīng)條件對(duì)其催化活性的影響。

表1 催化劑種類對(duì)酯化反應(yīng)的影響a

2.2 催化劑用量的影響

從表2可以看出，三氧化鉬用量由0.05 g增大到0.40 g時(shí)，蘋果酸的轉(zhuǎn)化率及蘋果酸二乙酯產(chǎn)率隨著三氧化鉬用量的增加而增加，當(dāng)三氧化鉬用量大于0.25 g時(shí)，繼續(xù)增加三氧化鉬的用量對(duì)蘋果酸的轉(zhuǎn)化率及蘋果酸二乙酯產(chǎn)率影響減弱。因此在此反應(yīng)條件下以三氧化鉬用量為0.25 g為較佳的催化劑用量。

表2 三氧化鉬用量對(duì)酯化反應(yīng)的影響a

2.3 無水乙醇用量的影響

表3 乙醇用量對(duì)酯化反應(yīng)的影響a

由表3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，隨著無水乙醇用量的增加，即隨著無水乙醇與蘋果酸物質(zhì)的量之比的增加，蘋果酸二乙酯產(chǎn)率先增加后減小，當(dāng)乙醇用量為4.6 g時(shí)，蘋果酸二乙酯產(chǎn)率最高。繼續(xù)增加無水乙醇的用量，蘋果酸二乙酯的產(chǎn)率開始下降。這是因?yàn)楫?dāng)無水乙醇用量小于4.6 g時(shí)，隨著無水乙醇用量的增加了其與L－蘋果酸的碰撞機(jī)率，反應(yīng)速率加快，蘋果酸二乙酯產(chǎn)率增加，當(dāng)無水乙醇用量大于4.6 g時(shí)，在催化劑的用量不改變的條件下，降低了催化劑與反應(yīng)物分子的接觸面積，因此使得反應(yīng)速率下降。因此在催化劑用量為0.25 g，反應(yīng)物L(fēng)－蘋果酸1.34 g時(shí)，無水乙醇的較佳用量為4.6 g。

2.4 甲苯及其用量對(duì)L－蘋果酸酯化反應(yīng)的影響

表4 溶劑種類對(duì)酯化反應(yīng)的影響a

由表4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)加入溶劑甲苯后，蘋果酸的轉(zhuǎn)化率及蘋果酸二乙酯的產(chǎn)率均得到提高，這是因?yàn)榧妆降姆悬c(diǎn)較高，提高了回流溫度，即提高了反應(yīng)的溫度使得反應(yīng)速率加快。但是隨之甲苯用量的增加反應(yīng)速率會(huì)下降，這可能是因?yàn)殡S著甲苯用量的增加，降低了L－蘋果酸與無水乙醇的碰撞機(jī)率，從而降低了反應(yīng)速率使得L－蘋果酸轉(zhuǎn)化率及蘋果酸二乙酯產(chǎn)率下降。因此當(dāng)反應(yīng)物L(fēng)－蘋果酸為1.34 g，無水乙醇為4.6 g，三氧化鉬用量為0.25 g時(shí)，甲苯的較佳用量為5 mL。

3 結(jié)論

(1)通過氣相色譜－質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn):以濃硫酸作催化劑催化蘋果酸和乙醇的酯化反應(yīng)時(shí)，催化活性較高但是副產(chǎn)物的種類多而且含量高。三氧化鉬的催化活性相對(duì)較低但是反應(yīng)的選擇性較高，而且易于從反應(yīng)產(chǎn)物中分離。

(2)L － 蘋果酸1.34 g、無水乙醇 4.6 g，氧化鉬 0.25 g，溶劑甲苯用量為5 mL，回流反應(yīng)，蘋果酸二乙酯的產(chǎn)率達(dá)38.5%。