三苯基氯甲烷的研究進(jìn)展

李培培，岳 濤，梁 輝，馮維春*

(1.山東春旭化工設(shè)計有限公司，山東 濟(jì)南 250014；

2. 山東省化工研究院 山東省水相有機合成及高效清潔分離工程技術(shù)研究中心，山東 濟(jì)南 250014)

三苯基氯甲烷，別名三苯甲基氯和氯代三苯基甲烷，為無色或淡黃色的結(jié)晶狀粉末，不溶于水，易溶于二硫化碳、正己烷、苯、石油醚等多種有機溶劑，微溶于醇、醚[1]。三苯基氯甲烷由于含有三苯甲基基團(tuán)，三苯甲基碳正離子的穩(wěn)定性相當(dāng)高，所以三苯基氯甲烷是一種極活潑的鹵代烴，極易發(fā)生SN1歷程的親核取代反應(yīng)，且反應(yīng)活性也比一般氯代烴高，比如水解、醇解、氨解、腈解等反應(yīng)活性都很高。三苯基氯甲烷醇解生成三苯甲基醚衍生物，氨解生成三苯甲基胺衍生物[2]。

從19世紀(jì)70年代三苯基氯甲烷被合成以來，經(jīng)歷了一個多世紀(jì)的發(fā)展，合成工藝雖然已經(jīng)比較成熟，但是普遍存在產(chǎn)率偏低，純度不高和污染嚴(yán)重等問題，因此繼續(xù)對三苯基氯甲烷的合成技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文介紹了現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝，并對未來研究及工業(yè)生產(chǎn)提出了建議。

1 三苯基氯甲烷現(xiàn)有生產(chǎn)工藝

1.1 苯-四氯化碳法

苯與四氯化碳在路易斯酸的存在下發(fā)生傅-克反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

工藝過程：三氯化鋁加入干燥無噻吩的苯中，混合均勻，攪拌下緩慢加入干燥的四氯化碳，升溫反應(yīng)一定時間，反應(yīng)完畢將反應(yīng)物加入預(yù)冷的稀鹽酸溶液中水解，反應(yīng)完畢，分取苯層，加熱蒸去苯，結(jié)晶過濾得粗品，用石油醚、苯各洗一次，干燥，即得產(chǎn)品[3-5]。

此工藝為工業(yè)上首選的方法，但該工藝需要加入與底物同當(dāng)量的腐蝕性強的易吸水的無水氯化物作催化劑，反應(yīng)結(jié)束后催化劑用稀鹽酸破壞掉，此方法不僅后處理工藝繁瑣，而且會產(chǎn)生大量廢水，已不滿足現(xiàn)代清潔生產(chǎn)的需要。

李建民等[6]將Lewis酸負(fù)載在載體上作為催化劑，通過微波照射，將生成的復(fù)合物快速解離，用少量的催化劑完成反應(yīng)，催化劑反復(fù)利用，收率80%。此工藝解決了催化劑使用量大的問題，但是收率偏低，產(chǎn)品純度不高。洪道送[7]用鋁粉與氯化氫氣體替代傳統(tǒng)的三氯化鋁催化劑，用鋁粉代替反應(yīng)過程中所消耗的三氯化鋁，收率85%。此工藝需要回收氯化氫氣體并干燥，且沒有解決反應(yīng)結(jié)束后催化劑的后處理問題，不適宜規(guī)模化生產(chǎn)。

吳永平和王思回等[8]用1,3-二烷基咪唑氯鋁酸鹽的離子液體作為溶劑及催化劑，苯與四氯甲烷為原料反應(yīng)生成三苯基氯甲烷，然后再采用超臨界二氧化碳流體純化得到三苯基氯甲烷，收率97.5%～99%。但是離子液體易吸收空氣中的水分，吸水后性能大大降低，且一旦混有雜質(zhì)，會影響其性能，實際應(yīng)用能力并不大，而且價格很高，不適于工業(yè)化生產(chǎn)。

1.2 三苯基甲醇氯化法

1.2.1 氯化氫氯化

工藝過程：甲苯做溶劑，三苯基甲醇與濃鹽酸在70℃下反應(yīng)5 h，反應(yīng)完畢后用無水硫酸鈉干燥，旋蒸脫溶再冰浴冷卻結(jié)晶，過濾干燥得產(chǎn)品，收率49.4%[9]。該方法反應(yīng)條件溫和、設(shè)備簡單、操作便捷，且由于濃鹽酸比其它氯化劑便宜，所以成本較低，但是該工藝收率較低，產(chǎn)品純度不高。

晏日安等[10]將三苯基甲醇溶于脫噻吩的苯中，通入干燥的氯化氫氣體，分層后有機相濃縮結(jié)晶，抽濾，石油醚洗滌，自然干燥，即得三苯基氯甲烷，收率96.91%。此方法工藝簡單，但目前尚停留在實驗室研究階段，可以作為未來產(chǎn)業(yè)化的一種研究方向。

1.2.2 乙酰氯氯化

工藝過程：以苯做溶劑，加入三苯基甲醇后加熱至回流，先加入一部分乙酰氯，并進(jìn)行劇烈攪拌，固體溶解后，再加入剩余的乙酰氯，加熱回流一段時間后冰浴冷卻，再加入石油醚使產(chǎn)品析出，過濾并用石油醚洗滌后硅膠干燥，即得產(chǎn)品，收率85%[11]；Busetto,Luigi[12]用甲苯做溶劑，在80℃、惰性氣體保護(hù)下反應(yīng)2/3 h，收率能達(dá)到78%；Strazzolini,Paolo[13]以二氯甲烷為溶劑，0℃下滴加乙酰氯，完畢后室溫繼續(xù)反應(yīng)1 h，收率能達(dá)到83%。

此類方法工藝簡單，生產(chǎn)周期短，但產(chǎn)品收率和產(chǎn)品純度不高。

1.2.3 雙(三氯甲基)碳酸酯氯化

蘇為科等[14]采用三苯基甲醇與雙(三氯甲基)碳酸酯在有機溶劑中反應(yīng)得到三苯基氯甲烷，收率98%。此方法反應(yīng)收率高，反應(yīng)條件溫和，操作簡單安全，且三廢少，屬于綠色合成路線。

1.2.4 其他氯化劑氯化

三氯化磷、五氯化磷、三甲基氯硅烷[15]、氯化亞砜、四氯化硒[16]等氯化劑都能用于三苯基甲醇生產(chǎn)三苯基氯甲烷，但是普遍存在收率不高，后處理困難，廢液量大等難題。

綜上所述，三苯基甲醇能夠在干燥的氯化氫或雙(三氯甲基)碳酸酯的作用下得到質(zhì)量好且收率高的三苯基氯甲烷，但是原料三苯基甲醇的合成方法一般是用溴苯制備成格式試劑后，再與二苯甲酮反應(yīng)制備[17]，工藝復(fù)雜，成本較高，因此三苯基甲醇的綠色、經(jīng)濟(jì)合成方法是該方法突破的關(guān)鍵。

1.3 三苯基甲烷氯化法

三苯基甲烷與四氯甲烷在惰性氣體的保護(hù)下，250℃反應(yīng)7 h，得到三苯基氯甲烷，收率99%[18]；三苯基甲烷與催化劑在苯中加熱至40～50℃后加入氯化鋰，用紫外光照射，滴加過氧化氫，反應(yīng)4-6 h，收率99.4%[1]。此類方法收率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，但是反應(yīng)條件苛刻，且原料三苯基甲烷價格昂貴，不適于大規(guī)模生產(chǎn)。

1.4 三苯基甲基甲醚氯化法

三苯基甲基甲醚與苯酰氯在70～100℃反應(yīng)35 h，收率78%[19]。三苯基甲基甲醚與正庚烷中的亞硫酰氯反應(yīng)1 d，收率達(dá)到96%。此類方法反應(yīng)周期較長，產(chǎn)品純度低，且三苯基甲基甲醚價格昂貴，難以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。

2 應(yīng)用領(lǐng)域

2.1 化工原料和醫(yī)藥中間體

三苯基氯甲烷是一種重要的化工原料和醫(yī)藥中間體，是合成三苯基乙腈[20]、三苯甲基乙酰乙酸乙酯、1-三苯基甲基-4-咪唑甲醛、30-三苯基-11-脫氧甘草萜醇等有機化合物的重要原料，是合成頭孢類藥物、抗病毒藥碘甙和抗艾滋病毒藥物AZT逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑的重要中間體，是多肽合成中的基本化學(xué)試劑。三苯乙腈可用于鈣離子拮抗劑、降壓藥和心腦血管藥物的合成，是很多精細(xì)化工品的特定中間體，具有很大的應(yīng)用價值。30-三苯基-11-脫氧甘草萜醇是一種運載抗癌前藥的保肝藥物載體，對治療肝病方面有很好的效果。此外，三苯甲基衍生物也是一類重要的醫(yī)藥和有機化工中間體，可用于合成很多具有生理和藥理活性的化合物。

2.2 普通官能團(tuán)的保護(hù)劑

由于三苯甲基具有選擇性高、引入方便、保護(hù)基團(tuán)產(chǎn)物穩(wěn)定和保護(hù)基團(tuán)容易脫去的優(yōu)點，三苯基氯甲烷在有機化工和藥物合成中常用作胺類、醇類和硫醇類的基團(tuán)保護(hù)。三苯基氯甲烷可以與核苷、單糖和多糖等化合物中的伯羥基發(fā)生反應(yīng)達(dá)到保護(hù)官能團(tuán)的作用，一般是把醇羥基轉(zhuǎn)換成三苯甲基醚，并且生成的三苯甲基醚衍生物能夠在各種溫和的條件下脫下保護(hù)基。在高甜度甜味劑三氯蔗糖、L-茶氨酸[21]、鈣離子拮抗劑氨氯地平[22]的合成中三苯基氯甲烷就分別起到保護(hù)羥基和氨基的作用，生成的三苯甲基醚衍生物或三苯甲基胺衍生物在烯酸條件下很不穩(wěn)定，易脫去三苯甲基保護(hù)基團(tuán)，從而在化學(xué)反應(yīng)中起到保護(hù)基團(tuán)的作用。

三苯基氯甲烷不僅可用于維悌希(Wittig)反應(yīng)，形成內(nèi)鎓鹽，還可用于樹脂聚合物的引發(fā)劑，有機反應(yīng)的催化劑，面粉改良劑，纖維脫色劑及橡膠制品的交換劑等。

3 展望

綜合考察國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，以苯與四氯化碳為原料合成三苯基氯甲烷經(jīng)濟(jì)上可行，適宜工業(yè)化生產(chǎn)，但是催化劑的選擇至關(guān)重要，開發(fā)一種綠色環(huán)保的催化劑是一個極具挑戰(zhàn)性的課題，應(yīng)重視負(fù)載型催化劑、分子篩類催化劑在此類反應(yīng)中的系統(tǒng)應(yīng)用。

三苯基甲醇直接氯化制備三苯基氯甲烷國內(nèi)外研究較多，且能夠?qū)崿F(xiàn)綠色生產(chǎn)，但是此類方法工業(yè)化的關(guān)鍵在于三苯基甲醇合成技術(shù)上的突破，可將此作為未來研究的主要突破口。對于其它原料的合成路線，也應(yīng)給予足夠的重視，并進(jìn)行研究和探索，因為只有新穎的合成方法和路線才能產(chǎn)生新的突破，獲得更高的收率和更好的選擇性。