苯甲酰甲酸的合成方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種苯甲酰甲酸的合成方法，主要應用在有機化學的化合物合成技術 領域。
【背景技術】
[0002] 苯甲酰甲酸，又名苯乙酮酸，是一種無色或者淡黃色晶體，熔點66°C，沸點 147. 5°C/1. 6kPa，閃點為 147 ~151°C/12mmHg，密度P= 1. 38g/cm3,在常壓下蒸餾分解， 能溶于水、酸、醚和熱的四氯化碳；其分子式為CsH603，相對分子質量為150. 13。苯甲酰甲酸 結構式分別為：
[0003]
[0004] 苯甲酰甲酸是制備醫藥和農藥中間體，近年來，通過與金屬元素絡合，又發現它可 以作為熒光材料的敏化劑和有機氧化反應的催化劑，更引起人們的重視。
[0005] 在制備醫藥中間體方面，以苯甲酰甲酸或其酯類作為原料，可直接合成幾十種化 學原藥。苯甲酰甲酸酯是治療胃和十二指腸潰瘍藥物奧芬溴銨的中間體。這些藥物的生產 工藝一般有兩類，一類是苯甲酰甲酸先與相應的醇成酯，再與Grignard試劑反應制備。例 如胃酸胃潰瘍用藥胃長寧、治療腦血管病抗栓用藥環扁桃酯、治療尿多尿頻的解痙藥尿多 靈、抗膽堿藥阿托品等。另一類則是苯甲酰甲酸先與相應的胺反應成酰胺，然后再環合制 備，例如中樞神經興奮藥匹莫林、抗抑郁藥米氮平等。苯甲酰甲酸在醫藥方面另一個重要用 途，是制備手性扁桃酸。化學合成的扁桃都是外消旋體，化學拆分或色譜拆分難度大、費用 高。采用條件溫和的生物技術，從苯甲酰甲酸出發，一步合成R- (_)-扁桃酸，總扁桃酸中 R- (_)-扁桃酸的含量高于98. 0 %。
[0006] 苯甲酰甲酸作為農藥中間體，主要是合成三嗪酮類除草劑。例如苯嗪草酮和苯嗪 凈等。苯嗪草酮是由德國拜耳公司開發的一種旱地除草劑，主要適用于甜菜地除草，是一種 高效、低毒的農藥，在歐洲和我國東北地區，有廣闊的市場。苯嗪凈是苯嗪草酮的類似物，用 于土壤和莖葉處理，防治闊葉雜草。苯嗪草酮的合成是從苯甲酰甲酸出發先與甲醇形成苯 甲酰甲酸甲酯再與乙酰肼縮合成腙，經五氯化磷氯化，最后與水合肼環合。嗪草凈合成也是 從苯甲酰甲酸出發，先與甲醇形成苯甲酰甲酸甲酯，再與縮氨基硫脲直接環合制備。
[0007] 苯甲酰甲酸因含有羰基，可和金屬離子絡合，形成配合物。以苯甲酰甲酸、鄰菲 咯啉為配體，鋱Tb3+、銪Eu3+和惰性離子（La3+、Y3+和Gd3+)為中心離子的混合稀土配合物中， 不發光的離子La3+對配合物熒光發射強度影響很大，能使其相對熒光發射強度明顯增強， 這對人們尋找發光性能好、價格便宜的發光材料提供了理論依據。
[0008] 其它領域的用途，苯甲酰甲酸與雜環化合物的衍生物的二價鐵鹽反應，生成亞鐵 原卟琳酶的絡合物，用來做氧化反應的催化劑。紫外光固化粉末涂料（簡稱UV固化粉末涂 料）是將傳統粉末涂料和UV固化技術相結合的新技術，特別適合于需要環境保護、低溫涂 裝、快速固化、高效率生產的場合。以苯甲酰甲酸酯合成的UV固化粉末涂料中的光引發劑， 適合制備較厚的固化材料，能夠得到具有良好裝飾效果和優良耐候性的涂層。
[0009] 目前生產苯甲酰甲酸主要方法有苯甲酰腈水解法、扁桃酸氧化法、 Friedel-Crafts酰化法、傳統方法原料昂貴、環境污染嚴重、對設備腐蝕大等，不具有環境 經濟特性。最新專利CN201110345076. 4與CN201110345118. 4報導的苯乙烯五步反應合 成方法，價格低廉的苯乙烯和雙氧水為基本原料，提高了制備反應的清潔行為，但整個工藝 技術路線較復雜，使用揮發性有機溶劑介質、且反應時間長，導致目標產物總產率不高。為 此，探尋一種反應條件溫和、工藝技術簡單、環境經濟性強、高選擇性合成苯甲酰甲酸的新 方法，將具有潛在巨大的環境經濟效益。
【發明內容】
[0010] 本發明要解決的技術問題是提供一種苯甲酰甲酸的合成方法，具有反應條件溫 和、反應過程簡單、選擇性好、收率高的特點。
[0011] 本發明是通過以下技術方案來實現的。
[0012] -種苯甲酰甲酸的合成方法，其合成路徑是以苯乙烯為原料，經歷環氧化、水解、 氧化反應途徑制備苯甲酰甲酸。
[0013] 進一步地，該合成方法的步驟包括：
[0014] 以苯乙烯為原料，實施雙氧水催化環氧化反應生成環氧苯乙烷中間體，環氧苯乙 烷經過水解生成α-羥基苯乙酮，生成的α-羥基苯乙酮經過進一步氧化生成目標產物苯 甲酰甲酸。
[0015] 進一步地，操作步驟包括：
[0016] (1)環氧化反應：
[0017] 將苯乙烯加入到反應器或三口燒瓶中，計苯乙烯為lmmol，在不斷攪拌下分別加入 0. 5mL~1. 5mL乙腈或正己烷、0.Olg~0. 05g催化劑，并緩慢滴加0. 2mL~1. 2mL雙氧水， 滴加完畢后，攪拌一段時間，將溫度上升到58°C~62°C，繼續反應，待反應結束后，分離出 環氧苯乙烷；
[0018] ⑵水解反應
[0019] 將環氧化反應產生的環氧苯乙烷，加入到盛有0. 5mL~1.OmL水或水和乙腈混合 溶液的反應器中，反應一段時間后加入氧化劑協同劑，控制溫度30°C~50°C待反應結束 后，減壓蒸餾分離出α-羥基苯乙酮；
[0020] ⑶氧化工藝
[0021] 于α-羥基苯乙酬中，添加0· 8mL~1. 2mL水和0· 8mL~1. 2mL的46%~50% 氫溴酸，緩慢滴加81^~101^的20%~40%雙氧水，滴加完后再緩慢升溫至80°(：~100 1€ 反應，待反應結束后，通過靜置使有機相和水相分離，分離后的有機相，再通過蒸餾、精制、 干燥，最終獲得符合純度要求的苯甲酰甲酸。
[0022] 進一步地，上述（1)中催化劑為固體堿催化劑。
[0023] 進一步地，上述（1)中催化劑為水滑石固體堿催化劑、氧化鎂固體堿催化劑、氫氧 化鈉固體堿催化劑、金屬改性沸石固體堿催化劑中的任意一種。
[0024] 進一步地，上述（1)中催化劑為水滑石固體堿催化劑。
[0025] 進一步地，上述（2)中氧化劑協同劑包括硝酸鈰銨、N-溴代琥珀酰亞胺。
[0026] 進一步地，硝酸鋪銨為0. 05mmol~0. 06mmol，N-溴代琥?白酰亞胺為0. 08g~ 0. 12g〇
[0027] 本發明的有益效果：
[0028] (1)本方法用固體堿催化雙氧水氧化苯乙烯底物的方法，形成環氧苯乙烷前驅體 物質，避開了氫溴酸的使用，提高了工業制備反應的清潔性。（2)本方法使用硝酸鈰銨和 N-溴代琥珀酰亞胺，提高了產品制備的選擇性，方法總收率達到79 %，產品純度達到99 %。 (3)本方法經歷三步反應，在溫和反應條件下進行，反應時間較短，大大降低了反應過程的 復雜性，易于工業化。
【附圖說明】
[0029] 圖1是苯甲酰甲酸合成工藝流程圖；
[0030] 圖2是苯甲酰甲酸的HPLC圖。（采用日本島津HPLC-lOAvpPlus高效液相色譜儀 測產品純度，其流動相為甲醇：水=5:5。）
【具體實施方式】
[0031] 下面根據實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0032] 圖1是苯甲酰甲酸合成工藝流程圖，結合參照圖1，本方法包括三個反應過程，環 氧化反應、水解反應、氧化反應。在環氧化反應階段，將苯乙烯和一定量的水滑石加入到以 乙腈為溶劑的反應器中，快速攪拌下于緩慢滴加雙氧水，待滴加完畢，繼續攪拌，待反應完 成，反應生成環氧苯乙烷。該反應工序以雙氧水作為氧化試劑，對環境無污染；同時，反應 條件溫和，易于工程化實施。分離后的水解反應段，將生成的環氧苯乙烷加入到盛有一定量 水和乙腈混合溶劑的反應器中，再加入硝酸鈰銨和N-溴代琥珀酰亞胺，經過水解氧化生成 α-羥基苯乙酮，待反應結束后，將有機相和水相分離；然后，將生成的α-羥基苯乙酮在 以水為溶劑的反應器中，加入一定量的氫溴酸并在一定溫度下，緩慢滴加雙氧水，滴加完后 緩慢升溫至指定溫度下反應結束，通過萃取使有機相和水相分離。分離后的有機相，再通過 蒸餾、精制和干燥而獲得符合純度要求的苯甲酰甲酸。三步反應條件溫和，操作簡單，反應 過程大大減少了有機物副產物生成，避免了大量無機氧化劑重金屬鹽和酸對環境的影響。 具有環境經濟特性。
[0033] 參照圖2,在t