氯乙酸異丙酯的合成研究

王　杰，李　敢,2

(1 徐州工業職業技術學院化學工程技術學院，江蘇　徐州　221140；2 江蘇省化工新材料工程技術研究開發中心，江蘇　徐州　221140)

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氯乙酸異丙酯的合成研究

王杰1，李敢1,2

(1 徐州工業職業技術學院化學工程技術學院，江蘇徐州221140；2 江蘇省化工新材料工程技術研究開發中心，江蘇徐州221140)

氯乙酸異丙酯是醫藥工業不可或缺的一種有機合成的中間體，被廣泛用于合成非甾體類消炎解熱鎮痛藥物萘普生和布洛芬的原料，需求量較大。因此對于氯乙酸異丙酯的研究越來越多，高效催化劑的選擇不容小覷。參考近幾年有關氯乙酸異丙酯合成的文獻，發現無機鹽、固體超強酸、功能化離子液體等催化劑在使用中的優缺點。

氯乙酸異丙酯；催化劑；酯化

氯乙酸異丙酯(Isopropyl Chloroacetate)是一種重要的有機化工原料及合成醫藥中間體，分子式為C5H9CLO2，無色透明液體，沸點149.5 ℃，相對密度1.0812(25 ℃)，折射率1.4226(20 ℃)，閃點56 ℃[1-2]。其應用最廣泛的是在醫藥生產中均用到Darzens法，用氯乙酸異丙酯代替氯乙酸乙酯，解決了混醇的問題，減少了副產物的產生，推動了工業化生產。但是傳統的合成方法是采用濃硫酸為催化劑，雖工藝簡單，但副反應多、產率低且純度不高，同時設備腐蝕嚴重，并排放含酸廢水，“三廢”排放多，不符合綠色化學的宗旨。目前人們都在尋找環境友好且產率較高的催化劑，這將是未來必然的趨勢。

1　無機鹽

硫酸氫鈉作為無機鹽中的代表，在試驗中發現，難溶于有機反應體系中，因而對設備的腐蝕小，分離出的催化劑可以重復使用。硫酸氫鈉催化劑合成氯乙酸異丙酯，該催化劑活性高、性質穩定、價廉易得、易于保存、使用方便、工藝簡單、廢液排放少，對環境污染小，是一種高效、環保型的酯化反應催化劑，具有工業應用價值。

張杰等[3]以氯乙酸和異丙醇為原料，采用硫酸氫鈉催化合成氯乙酸異丙酯，最佳條件為：醇酸摩爾比1.2:1、催化劑用量1.0%(以氯乙酸的摩爾數計量)、回流反應時間2.5 h，帶水劑環己烷10 mL，酯化率可達97.1%。

賴君玲等[4]以氯乙酸和異丙醇為原料，以三氟乙酸釹為催化劑，以環己烷為帶水劑，催化合成氯乙酸異丙酯，同時考察了反應時間、催化劑用量、酸醇物質的量比等因素對收率的影響，得到最佳反應條件為: 氯乙酸0.1 mol、酸醇物質的量比為1:1.2，三氟乙酸釹0.3 g，環己烷8 mL，反應時間為45 min，收率為91.2%。

李曉鷗等[5]以氯乙酸和異丙醇為原料，以十二烷基磺酸鐵為催化劑，以環己烷為帶水劑，催化合成氯乙酸異丙酯，同時考察了反應時間、催化劑用量、醇酸摩爾比等因素對收率的影響，得到最佳反應條件為: 氯乙酸0.1 mol，酸醇摩爾比1:1.3，十二烷基磺酸鐵2 g(2.5 mmol)，環己烷6 mL，反應時間60 min，收率為86.7%。該工藝產品質量好，催化劑催化活性高，操作簡單。

2　固體酸

固體超強酸是指酸強度比100%硫酸更強的固體酸，它以其不同尋常的酸強度優勢，從而使許多酯化反應能夠在更溫和的條件下得以進行。與液體超強酸相比具有對設備腐蝕性低、與反應產物易分離、選擇性高、可重復使用等特點。固體酸活性高，性質穩定，價廉易得，易于保存，使用方便。用它作為催化劑酯化反應液不需堿洗、水洗等工序，后處理工藝簡單，而且反應時間短，反應條件溫和。催化劑留在反應器內可直接回用，是一種高效、經濟、環保型的酯化反應催化劑，具有很高的工業應用價值。

3　離子液體

王嬋等[9]以氯乙酸和異丙醇為原料，以羧酸基功能化離子液體([C1imCH2COOH]HSO4)為催化劑，催化合成氯乙酸異丙酯，得到了優化工藝條件：n(氯乙酸):n(異丙醇):n(離子液體)=5:5:1，反應溫度60 ℃，反應時間3 h。該催化劑通過簡單的分層即可實現與產物的分離，可重復使用5次，活性基本不變。

4　微波輻射

微波輻射促進有機反應是20世紀80年代后期興起的一項有機合成新技術，隨著微波技術的發展，微波輻射已成為有機化學領域的一個熱點。微波輻射是一種交變磁場，在這種交變電磁場的影響下，會增大氯乙酸與異丙醇等極性分子的偶極矩，促使它們形成定向排列的趨勢，增大了反應物發生碰撞的幾率，從而加快了反應速率。

孫劍飛等[10]利用微波加熱法，以氯乙酸與異丙醇為原料，絲光沸石為催化劑，合成氯乙酸異丙酯，得到了最佳工藝條件：微波功率480 W，加熱時間80 min，催化劑的用量為4 g·mol-1，n(酸):n(醇)=2:1，產率為64.1%。采用微波輻射加熱法合成氯乙酸異丙酯，反應速度至少是常規加熱法的5倍。

施磊等[12]利用微波照射技術，以活性炭固載對甲苯磺酸為催化劑，催化合成氯乙酸異丙酯，最優條件為：催化劑2.0 g，微波輻射45 min，功率160 W，收率為78.3%。該工藝反應快，副反應少，對環境友好，后處理簡便。

5　結　語

氯乙酸異丙酯合成時所用的催化劑不同，它所帶來的影響、結果也是不一樣的。由于各個行業對產品的要求度不同，所使用的方法也會因地制宜，通過前面不同催化劑所制得的產品可以看出：無機鹽類，種類繁多，性質不一，研究的物質多種多樣；對于固體酸，近年來報道較多，但還未應用到實際工業生產中，在氣固相反應體系中連續進行酯化反應，具有反應速度快、催化活性高、易于與產物分離、環境友好等優點，是一種性能優良的酯化反應催化劑；另外，離子液體里沒有電中性的分子，100%是陰離子和陽離子，具有良好的熱穩定性和導電性，在很大程度上允許動力學控制，同時還具有優良的可設計性[9]；微波技術，在20世紀80年代興起，已經廣泛應用于各個行業，逐漸滲透到了化工領域，此法在氯乙酸異丙酯生產中具有“快速、高效、安全”的優點。因此，在實際生產中，選擇經濟實用的催化劑，才能更好地服務工業化生產。

[1]許家勝,王敏,姜恒,等.十二烷基硫酸鈉催化合成氯乙酸異丙酯[J].復旦學報(自然科學版)，2003,42(3):329-332.

[2]蔡秀慧,王萬得,祝文存.離子交換樹脂催化合成氯乙酸甲酯[J].離于交換與吸附，1995,11(2):172-175.

[3]張杰,許家勝,錢建華.硫氫酸鈉催化合成氯乙酸異丙酯[J].科學技術與工程，2011,11(11):2519-2522.

[4]賴君玲,陳永禮,劉春生,等.三氟乙酸釹催化合成氯乙酸異丙酯[J].化學試劑，2009,31(3):197-199.

[5]李曉鷗,劉春生,黃占凱,等.十二烷基磺酸鐵催化合成氯乙酸異丙酯[J].遼寧石油化工大學學報，2004,24(1):26-28.

[9]王嬋,閆玉玲.含羧酸基的功能化離子液體催化合成氯乙酸異丙酯[J].化工科技，2010,18(2):38-41.

[10]孫劍飛,王詠梅,關瑾,等.微波輻射作用下氯乙酸異丙酯的合成[J].沈陽化工學院學報，2008,18(2):85-88.

[11]蘭翠玲,譚華征.微波輻射催化合成氯乙酸異丙酯[J].廣東化工，2006，33(12):42-44.

[12]施磊,吳東珩,蘇廣均,等.微波輻射活性炭固載對甲苯磺酸催化合成氯乙酸異丙酯[J].精細化工中間體,2003,33(3):37-38.

Research on Synthesis of Isopropyl Chloroacetate

WANGJie1,LIGan1,2

(1 Xuzhou College of Industrial Technology,Chemical Engineering Institure, Jiangsu Xuzhou 221140;2 Jiangsu Province Engineering Technolog Research and Development Center of New Chemical Material, Jiangsu Xuzhou 221140, China)

Isopropyl chloroacetate is indispensable as a kind of organic synthesis intermediates in the pharmaceutical industry, and is widely used in the synthesis of non steroid body anti-inflammatory antipyretic analgesic drug naproxen and ibuprofen raw materials, demand is great. So bescuse more and more peoples are researching on isopropyl chloroacetate, the choice of high efficiency catalyst should not be underestimated. The literatures about synthesizing isopropyl chloroacetate in recent years were consulted, the advantages and disadvantages in the process of using inorganic salt, solid super acid and functionalized ionic liquid as catalysts were found.

isopropyl chloroacetate; catalyst; esterification

王杰(1991-)，男，徐州工業職業技術學院化學工程技術學院學生，化學制藥專業。

李敢(1976-)，男，碩士，高級工程師，研發方向：特種助劑，藥物中間體，功能高分子材料等。

O643.36, TQ225.24

A

1001-9677(2016)02-0019-02