氯乙酸异丙酯的合成研究

王　杰，李　敢,2

(1 徐州工业职业技术学院化学工程技术学院，江苏　徐州　221140；2 江苏省化工新材料工程技术研究开发中心，江苏　徐州　221140)



氯乙酸异丙酯的合成研究

王杰1，李敢1,2

(1 徐州工业职业技术学院化学工程技术学院，江苏徐州221140；2 江苏省化工新材料工程技术研究开发中心，江苏徐州221140)

氯乙酸异丙酯是医药工业不可或缺的一种有机合成的中间体，被广泛用于合成非甾体类消炎解热镇痛药物萘普生和布洛芬的原料，需求量较大。因此对于氯乙酸异丙酯的研究越来越多，高效催化剂的选择不容小觑。参考近几年有关氯乙酸异丙酯合成的文献，发现无机盐、固体超强酸、功能化离子液体等催化剂在使用中的优缺点。

氯乙酸异丙酯；催化剂；酯化

氯乙酸异丙酯(Isopropyl Chloroacetate)是一种重要的有机化工原料及合成医药中间体，分子式为C5H9CLO2，无色透明液体，沸点149.5 ℃，相对密度1.0812(25 ℃)，折射率1.4226(20 ℃)，闪点56 ℃[1-2]。其应用最广泛的是在医药生产中均用到Darzens法，用氯乙酸异丙酯代替氯乙酸乙酯，解决了混醇的问题，减少了副产物的产生，推动了工业化生产。但是传统的合成方法是采用浓硫酸为催化剂，虽工艺简单，但副反应多、产率低且纯度不高，同时设备腐蚀严重，并排放含酸废水，“三废”排放多，不符合绿色化学的宗旨。目前人们都在寻找环境友好且产率较高的催化剂，这将是未来必然的趋势。

1　无机盐

硫酸氢钠作为无机盐中的代表，在试验中发现，难溶于有机反应体系中，因而对设备的腐蚀小，分离出的催化剂可以重复使用。硫酸氢钠催化剂合成氯乙酸异丙酯，该催化剂活性高、性质稳定、价廉易得、易于保存、使用方便、工艺简单、废液排放少，对环境污染小，是一种高效、环保型的酯化反应催化剂，具有工业应用价值。

张杰等[3]以氯乙酸和异丙醇为原料，采用硫酸氢钠催化合成氯乙酸异丙酯，最佳条件为：醇酸摩尔比1.2:1、催化剂用量1.0%(以氯乙酸的摩尔数计量)、回流反应时间2.5 h，带水剂环己烷10 mL，酯化率可达97.1%。

赖君玲等[4]以氯乙酸和异丙醇为原料，以三氟乙酸钕为催化剂，以环己烷为带水剂，催化合成氯乙酸异丙酯，同时考察了反应时间、催化剂用量、酸醇物质的量比等因素对收率的影响，得到最佳反应条件为: 氯乙酸0.1 mol、酸醇物质的量比为1:1.2，三氟乙酸钕0.3 g，环己烷8 mL，反应时间为45 min，收率为91.2%。

李晓鸥等[5]以氯乙酸和异丙醇为原料，以十二烷基磺酸铁为催化剂，以环己烷为带水剂，催化合成氯乙酸异丙酯，同时考察了反应时间、催化剂用量、醇酸摩尔比等因素对收率的影响，得到最佳反应条件为: 氯乙酸0.1 mol，酸醇摩尔比1:1.3，十二烷基磺酸铁2 g(2.5 mmol)，环己烷6 mL，反应时间60 min，收率为86.7%。该工艺产品质量好，催化剂催化活性高，操作简单。

2　固体酸

固体超强酸是指酸强度比100%硫酸更强的固体酸，它以其不同寻常的酸强度优势，从而使许多酯化反应能够在更温和的条件下得以进行。与液体超强酸相比具有对设备腐蚀性低、与反应产物易分离、选择性高、可重复使用等特点。固体酸活性高，性质稳定，价廉易得，易于保存，使用方便。用它作为催化剂酯化反应液不需碱洗、水洗等工序，后处理工艺简单，而且反应时间短，反应条件温和。催化剂留在反应器内可直接回用，是一种高效、经济、环保型的酯化反应催化剂，具有很高的工业应用价值。

3　离子液体

王婵等[9]以氯乙酸和异丙醇为原料，以羧酸基功能化离子液体([C1imCH2COOH]HSO4)为催化剂，催化合成氯乙酸异丙酯，得到了优化工艺条件：n(氯乙酸):n(异丙醇):n(离子液体)=5:5:1，反应温度60 ℃，反应时间3 h。该催化剂通过简单的分层即可实现与产物的分离，可重复使用5次，活性基本不变。

4　微波辐射

微波辐射促进有机反应是20世纪80年代后期兴起的一项有机合成新技术，随着微波技术的发展，微波辐射已成为有机化学领域的一个热点。微波辐射是一种交变磁场，在这种交变电磁场的影响下，会增大氯乙酸与异丙醇等极性分子的偶极矩，促使它们形成定向排列的趋势，增大了反应物发生碰撞的几率，从而加快了反应速率。

孙剑飞等[10]利用微波加热法，以氯乙酸与异丙醇为原料，丝光沸石为催化剂，合成氯乙酸异丙酯，得到了最佳工艺条件：微波功率480 W，加热时间80 min，催化剂的用量为4 g·mol-1，n(酸):n(醇)=2:1，产率为64.1%。采用微波辐射加热法合成氯乙酸异丙酯，反应速度至少是常规加热法的5倍。

施磊等[12]利用微波照射技术，以活性炭固载对甲苯磺酸为催化剂，催化合成氯乙酸异丙酯，最优条件为：催化剂2.0 g，微波辐射45 min，功率160 W，收率为78.3%。该工艺反应快，副反应少，对环境友好，后处理简便。

5　结　语

氯乙酸异丙酯合成时所用的催化剂不同，它所带来的影响、结果也是不一样的。由于各个行业对产品的要求度不同，所使用的方法也会因地制宜，通过前面不同催化剂所制得的产品可以看出：无机盐类，种类繁多，性质不一，研究的物质多种多样；对于固体酸，近年来报道较多，但还未应用到实际工业生产中，在气固相反应体系中连续进行酯化反应，具有反应速度快、催化活性高、易于与产物分离、环境友好等优点，是一种性能优良的酯化反应催化剂；另外，离子液体里没有电中性的分子，100%是阴离子和阳离子，具有良好的热稳定性和导电性，在很大程度上允许动力学控制，同时还具有优良的可设计性[9]；微波技术，在20世纪80年代兴起，已经广泛应用于各个行业，逐渐渗透到了化工领域，此法在氯乙酸异丙酯生产中具有“快速、高效、安全”的优点。因此，在实际生产中，选择经济实用的催化剂，才能更好地服务工业化生产。

[1]许家胜,王敏,姜恒,等.十二烷基硫酸钠催化合成氯乙酸异丙酯[J].复旦学报(自然科学版)，2003,42(3):329-332.

[2]蔡秀慧,王万得,祝文存.离子交换树脂催化合成氯乙酸甲酯[J].离于交换与吸附，1995,11(2):172-175.

[3]张杰,许家胜,钱建华.硫氢酸钠催化合成氯乙酸异丙酯[J].科学技术与工程，2011,11(11):2519-2522.

[4]赖君玲,陈永礼,刘春生,等.三氟乙酸钕催化合成氯乙酸异丙酯[J].化学试剂，2009,31(3):197-199.

[5]李晓鸥,刘春生,黄占凯,等.十二烷基磺酸铁催化合成氯乙酸异丙酯[J].辽宁石油化工大学学报，2004,24(1):26-28.

[9]王婵,闫玉玲.含羧酸基的功能化离子液体催化合成氯乙酸异丙酯[J].化工科技，2010,18(2):38-41.

[10]孙剑飞,王咏梅,关瑾,等.微波辐射作用下氯乙酸异丙酯的合成[J].沈阳化工学院学报，2008,18(2):85-88.

[11]兰翠玲,谭华征.微波辐射催化合成氯乙酸异丙酯[J].广东化工，2006，33(12):42-44.

[12]施磊,吴东珩,苏广均,等.微波辐射活性炭固载对甲苯磺酸催化合成氯乙酸异丙酯[J].精细化工中间体,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，徐州工业职业技术学院化学工程技术学院学生，化学制药专业。

李敢(1976-)，男，硕士，高级工程师，研发方向：特种助剂，药物中间体，功能高分子材料等。

O643.36, TQ225.24

A

1001-9677(2016)02-0019-02