本發明屬于有機化工合成技術領域,具體涉及一種制備苯基丁二酸的方法。
背景技術:
苯基丁二酸又稱苯基琥珀酸,白色葉狀或針狀晶體,熔點166~169℃。易溶于乙醇、丙酮、乙醚、冰醋酸、溶于熱水,不溶于苯和石油醚,是一種重要的有機中間合成體,在醫藥、電子化學品、生物可降解材料等領域有廣泛的應用,可作助焊劑、錫膏上用作助焊酸,有良好的助焊、酸化活性作用。
制備苯基丁二酸的常規方法主要有以下兩種:
(1)本方法中制備苯基丁二酸包括如下步驟:將43.5g的3-氰基-3苯丙酸乙酯和52.2g的氫氧化鉀加入到670ml的乙醇中回流四小時;冷卻至室溫后,減壓濃縮;用1mol/L的鹽酸處理,產生沉淀,過濾并用水沖洗(50 mL)兩次,得到的粗品;固體粗品溶解于200毫升甲苯和40毫升乙醇的混合物中,減壓濃縮并干燥,最終獲得37g固體形式的苯基丁二酸,收率約為89%。
本方法的缺點在于:大量使用強酸、強堿,廢水處理量大;提純時使用甲苯和乙醇的混合溶解,增加后處理成本。
(2)本方法中制備苯基丁二酸包括如下步驟:取碳酸鉀(1.05mol)、氯乙酸(1mol)混合,制成氯乙酸鉀溶液A;在苯基乙腈滴加A溶液,反應2小時,溫度在20-25℃之間;加入氫氧化鈉,反應16小時,加熱,冷卻,酸解,抽濾,水洗,干燥,獲得苯基丁二酸,收率為85%。
本方法的缺點在于:由于產品溶解在堿性溶液中,酸解需用大量酸,廢水處理量大;反應時間長,產能低。
由此可知,目前化學制備苯基丁二酸所采用的合成方法中所采用的原料具有一定的毒性,以及生產工藝過程中釋放氰化物劇毒,且在合成中使用強酸、強堿造成排污處理成本大。
技術實現要素:
本發明的目的是根據上述現有技術的不足之處,提供一種制備苯基丁二酸的方法,該制備方法以苯乙酸酯化物和氯乙酸酯化物為原料,在相轉移催化劑存在時經縮合成苯基丁二酸二酯化物,再經催化水解制得苯基丁二酸。
本發明目的實現由以下技術方案完成:
一種制備苯基丁二酸的方法,其特征在于所述方法為:以苯乙酸酯化物和氯乙酸酯化物為原料,在相轉移催化劑存在時經縮合反應成苯基丁二酸二酯化物,再經催化水解成苯基丁二酸。
所述苯乙酸酯化物為苯乙酸甲酯或苯乙酸乙酯中的一種。
所述氯乙酸酯化物為氯乙酸甲酯或氯乙酸乙酯中的一種。
所述苯基丁二酸二酯化物為苯基丁二酸二甲酯或苯基丁二酸二乙酯中的一種。
所述相轉移催化劑為季銨鹽。
所述催化水解所用催化劑為酯酶。
所述方法包括如下步驟:按1:(0.8—1.2)的比例選擇適量苯乙酸酯化物、氯乙酸酯化物溶于甲基叔丁醚中,配制成溶液A;配制5%-35%的NaOH溶液適量,加入相轉移催化劑,攪拌混合得溶液B;在40—50℃溫度下,將溶液A、B混合,攪拌反應至中間體苯基丁二酸二酯化物含量不少于50%;分去水相,得油相為中間體苯基丁二酸二酯化物和甲基叔丁醚溶劑,用HCl溶液將油相洗至中性;中性的油相通過蒸餾脫去甲基叔丁醚溶劑,得苯基丁二酸二酯化物粗品;將脫溶的苯基丁二酸二酯化物粗品投入PH為7-7.5的磷酸鹽緩沖水溶液中,再加入酯水解酶,在室溫下攪拌反應4-5小時;經冷卻、酸化至PH 1-2,有苯基丁二酸析出,之后經過濾、干燥,得到產品苯基丁二酸。
所述的按1:(0.8—1.2)的比例選擇適量苯乙酸酯化物、氯乙酸酯化物,其優選比例為1:(0.95-1.05);所述的5%-35%的NaOH溶液,其優選比例為12%-18%。
本發明的優點是,該合成工藝反應條件較溫和,反應時間短,產能高,后處理簡單,反應過程中脫出的甲基叔丁基醚溶劑可循環使用,易于工業化。
具體實施方式
以下通過實施例對本發明的特征及其它相關特征作進一步詳細說明,以便于同行業技術人員的理解:
實施例1:本實施例具體涉及一種制備苯基丁二酸的方法,該制備方法具體包括如下步驟:
(1)取1mole苯乙酸甲酯、1.05mole氯乙酸甲酯溶于300ml甲基叔丁醚中,配制成溶液A;需要說明的是,溶液A中采用甲基叔丁醚作為溶劑的目的是為了避免直接接觸堿性水溶液造成水解;
(2)配制18% NaOH溶液300ml,加入相轉移催化劑,攪拌混合得溶液B;其中,相轉移催化劑為季銨鹽類,可以是三甲基芐基溴化銨等;
(3)在40℃溫度下,將溶液A和溶液B進行混合,并持續攪拌反應2—3小時;
(4)待完成攪拌反應后,分去反應溶液中的水相,得油相為中間體苯基丁二酸二甲酯和甲基叔丁醚溶劑,之后利用5% HCl溶液將油相洗至中性;
(5)將中性的油相通過蒸餾方式脫去甲基叔丁醚溶劑,得苯基丁二酸二甲酯粗品;回收的甲基叔丁醚溶劑可循環使用再次用于投料;
(6)將脫溶的苯基丁二酸二甲酯粗品投入PH為7-7.5的磷酸鹽緩沖水溶液中,之后再加入酯水解酶(esterase),并在室溫下持續攪拌反應4-5小時;
(7)經冷卻、酸化至PH 1-2,此時有苯基丁二酸析出,析出苯基丁二酸后,經過濾、干燥,得到產品苯基丁二酸,收率為91%。
實施例2:本實施例具體涉及一種制備苯基丁二酸的方法,該制備方法具體包括如下步驟:
(1)取1mole苯乙酸乙酯、0.95mole氯乙酸乙酯溶于300ml甲基叔丁醚中,配制成溶液A;需要說明的是,溶液A中采用甲基叔丁醚作為溶劑的目的是為了避免直接接觸堿性水溶液造成水解;
(2)配制12% NaOH溶液300ml,加入相轉移催化劑,攪拌混合得溶液B;其中,相轉移催化劑為季銨鹽類,可以是三甲基芐基溴化銨等;
(3)在45℃溫度下,將溶液A和溶液B進行混合,并持續攪拌反應2—3小時;
(4)待完成攪拌反應后,分去反應溶液中的水相,得油相為中間體苯基丁二酸二乙酯和甲基叔丁醚溶劑,之后利用5% HCl溶液將油相洗至中性;
(5)將中性的油相通過蒸餾方式脫去甲基叔丁醚溶劑,得苯基丁二酸二乙酯粗品;回收的甲基叔丁醚溶劑可循環使用再次用于投料;
(6)將脫溶的苯基丁二酸二乙酯粗品投入PH為7-7.5的磷酸鹽緩沖水溶液中,之后再加入酯水解酶(esterase),并在室溫下持續攪拌反應4-5小時;
(7)經冷卻、酸化至PH 1-2,此時有苯基丁二酸析出,析出苯基丁二酸后,經過濾、干燥,得到產品苯基丁二酸,收率為91.6%。
實施例3:本實施例具體涉及一種制備苯基丁二酸的方法,該制備方法具體包括如下步驟:
(1)取1mole苯乙酸甲酯、1mole氯乙酸甲酯溶于300ml甲基叔丁醚中,配制成溶液A;需要說明的是,溶液A中采用甲基叔丁醚作為溶劑的目的是為了避免直接接觸堿性水溶液造成水解;
(2)配制15% NaOH溶液300ml,加入相轉移催化劑,攪拌混合得溶液B;其中,相轉移催化劑為季銨鹽類,可以是三甲基芐基溴化銨等;
(3)在50℃溫度下,將溶液A和溶液B進行混合,并持續攪拌反應2—3小時;
(4)待完成攪拌反應后,分去反應溶液中的水相,得油相為中間體苯基丁二酸二甲酯和甲基叔丁醚溶劑,之后利用5% HCl溶液將油相洗至中性;
(5)將中性的油相通過蒸餾方式脫去甲基叔丁醚溶劑,得苯基丁二酸二甲酯粗品;回收的甲基叔丁醚溶劑可循環使用再次用于投料;
(6)將脫溶的苯基丁二酸二甲酯粗品投入PH為7-7.5的磷酸鹽緩沖水溶液中,之后再加入酯水解酶(esterase),并在室溫下持續攪拌反應4-5小時;
(7)經冷卻、酸化至PH 1-2,此時有苯基丁二酸析出,析出苯基丁二酸后,經過濾、干燥,得到產品苯基丁二酸,收率為92.2%。