對氯苯乙酸的合成

鄒曉虹，聶少春，毛利民，郭 濤，李 毅

（武漢有機實業(yè)有限公司，湖北 武漢430035）

對氯苯乙酸作為一種重要的有機合成中間體廣泛用于醫(yī)藥、農藥領域［1－4］。目前，對氯苯乙酸的合成工藝路線主要有兩類：（1）以相應的取代氯芐為原料與CO反應［5－7］；（2）以對氯苯乙腈為原料水解［8－10］。其中工藝路線（1）存在原料及催化劑回收困難、收率低的問題。工藝路線（2）可分為堿性水解、酶催化水解、酸性水解。采用堿性水解方法合成對氯苯乙酸需采用相轉移催化劑，否則反應速度慢，收率低［8］；采用酶催化水解方法合成對氯苯乙酸反應條件溫和且收率較高［9］，但該技術仍停留在研究階段；采用酸性水解方法合成對氯苯乙酸最常規(guī)的是使用高濃度的硫酸水解，存在物料炭化問題，造成產物雜質多、顏色發(fā)黃、收率下降，故已有的報道多采用硫酸和醋酸的混合酸以避免上述情況的發(fā)生，不過收率只有86%左右，而且工業(yè)化生產中后處理的難度有所增大［10］。作者對硫酸催化對氯苯乙腈水解合成對氯苯乙酸的工藝進行了重新設計，取得了理想的效果。

1 實驗

1.1 試劑及儀器

對氯苯乙腈（99%），工業(yè)級，武漢有機實業(yè)有限公司；硫酸（98%），工業(yè)級，市售。使用前均未經處理。

SP－2000型氣相色譜儀；Brucker Equinox55型傅立葉變換紅外光譜儀；X－4型顯微熔點儀。

1.2 對氯苯乙酸的合成

在500mL四口燒瓶中投入75g水、118g濃硫酸，于回流狀態(tài)下緩慢滴加150g對氯苯乙腈，保溫1h后蒸出約30g水，再于130～140℃反應3h，反應結束后于100～110℃沉降15min放出酸水，補加100 g水后升溫汽提除低沸物，蒸出約50g水后冷卻，結晶抽濾，所得濕酸于100℃真空脫水干燥，得成品對氯苯乙酸159.8g，收率95.2%，含量（GC）：99.6%，熔點：105.4～106℃。IR，νmax，cm－1：2732.2、2558.9（羰基O－H），1698.9（芳烴C＝O），1600.2～1493.4（Ar），1412.1（C－O），1340.6（O－H），735（C－Cl）；在806.3cm－1處峰很強且尖，是苯環(huán)C－H面外彎曲振動，說明苯環(huán)是對位取代。

2 結果與討論

2.1 硫酸質量分數(shù)對反應的影響

針對傳統(tǒng)酸解工藝需使用高濃度硫酸的弊端，對工藝進行重新設計：先在較低濃度硫酸存在下反應一定時間，再蒸出部分水繼續(xù)反應，反應結束后再用水蒸氣提餾。這樣可縮短反應時間，防止粗品顏色發(fā)黃，并且可去除一些低沸物雜質。同時后處理工序大為簡化，粗品經簡單的水洗處理便可獲得高品質的成品。

對氯苯乙腈用量為150g、硫酸與對氯苯乙腈的物質的量比為1.2∶1，考察硫酸質量分數(shù)對對氯苯乙酸收率的影響，結果見表1。

由表1可知，當硫酸質量分數(shù)為20%時，反應2h未檢出對氯苯乙酸；硫酸質量分數(shù)低于50%時，水解反應速率較慢，收率低；硫酸質量分數(shù)為60%～70%時，反應速率較快、收率較高，并且反應粗品近乎無色。故選取適宜的硫酸質量分數(shù)為60%～70%。

表1 硫酸質量分數(shù)對收率的影響Tab.1 Effect of mass fraction of sulfuric acid on the yield

2.2 反應時間對反應的影響

對氯苯乙腈用量為150g、硫酸與對氯苯乙腈的物質的量比為1.2∶1，分別用質量分數(shù)為60%和70%的硫酸于130～140℃水解對氯苯乙腈，考察反應時間對對氯苯乙酸收率的影響，結果見表2。

表2 反應時間對收率的影響Tab.2 Effect of reaction time on the yield

由表2可知，隨著反應時間的延長，收率逐漸升高；但反應超過3h后，收率幾乎不再上升，且繼續(xù)延長反應時間時，物料有炭化現(xiàn)象，影響產品質量。故選取適宜的反應時間為3h。

2.3 反應溫度對反應的影響

對氯苯乙腈用量為150g、硫酸與對氯苯乙腈的物質的量比為1.2∶1、硫酸質量分數(shù)為70%、反應時間為3h，考察反應溫度對對氯苯乙酸收率的影響，結果見表3。

由表3可知，隨著反應溫度的升高，收率逐漸升高；在130～140℃下反應3h，對氯苯乙腈基本上完全反應；繼續(xù)提高反應溫度，雖然收率略有上升，但是會有炭化現(xiàn)象發(fā)生。故選取適宜的反應溫度為130～140℃。

表3 反應溫度對收率的影響Tab.3 Effect of reaction temperature on the yield

3 結論

以對氯苯乙腈為原料直接經硫酸催化水解合成對氯苯乙酸，通過對傳統(tǒng)工藝的重新設計，得到了適合工業(yè)化的新工藝，優(yōu)化的合成條件為：硫酸質量分數(shù)60%～70%、反應時間3h、反應溫度130～140℃，對氯苯乙酸收率達95%左右。

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