草酸二苄酯的合成及应用

一、概述

草酸二苄酯通常为白色片状晶体，不溶于水，着色性小，熔点低，化学性质稳定，具有良好的有机溶解性和典型酯类的化学反应性（如水解）。其最显著的特点是热不稳定性，受热易分解。草酸二苄酯作为一种常见的日用及工业产品有机合成中间体，已被广泛应用到医药、染料、农药和橡胶制品等物质的生产中^[1]。

二、合成方法

以草酸和苯甲醇为原料，环己烷为带水剂，离子液体[(PS)₄HMT][HSO₄]₄催化合成草酸二苄酯。反应方程式及合成步骤如下^[2]：

图1 固载化离子液体催化草酸二苄酯的合成的反应方程式

（1）离子液体[(PS)₄HMT][HSO₄]₄的合成

①合成内鎓盐：将0.1 mol六次甲基亚胺与0.4 mol 1,3-丙磺酸内酯在60℃剧烈搅拌72 h，得白色内鎓盐固体，经20 mL乙醚重复洗涤3次、过滤，于110℃、1.333 Pa下真空干燥2 h，得产物54 g。

②制备离子液体：向54 g内鎓盐中加入33.32 g（0.34 mol）浓H₂SO₄，在80℃下搅拌反应6 h，得淡黄色黏稠状液体。粗产物经甲苯和乙醚反复洗涤以除去未反应非离子液体化合物，再于110℃、1.333 Pa下真空干燥2 h，得离子液体70.73 g。

③固载离子液体：在圆底烧瓶中加入20 mL正硅酸乙酯，磁力搅拌下加热至60℃。将3.5 g与16 mL无水乙醇混合物迅速转移到正硅酸乙酯中，待形成均一相后，慢慢滴加4 mL的HCl和7 mL蒸馏水，滴加过程中搅拌速率减慢，滴加完毕后停止搅拌，静置形成凝胶后老化2 h。用索氏抽提器除去未被固载的离子液体，得到的浅黄色凝胶，在110℃下真空干燥6 h，得17 g固体硅胶负载离子液体催化剂[(PS)₄HMT][HSO₄]₄。

（2）固载化离子液体催化草酸二苄酯的合成

在装有温度计、电动搅拌器、分水器和回流冷凝管的100 mL三口烧瓶中加入0.028 mol（2.5 g）草酸和0.056 mol（6 g）苯甲醇，环己烷作带水剂，待加热搅拌至草酸完全溶解，加入一定量的固载催化剂。加热搅拌回流反应一段时间。反应结束后，利用蒸馏装置，将大部分带水剂蒸出。将剩余反应液趁热过滤至装有100 g碎冰的抽滤瓶中，即有大量白色沉淀生成，回收固载催化剂。然后用50 mL乙醇重结晶，即析出白色片状结晶，抽滤，烘干的草酸二苄酯。

草酸二苄酯的结构表征：1HNMR（400 MHz，CDCl₃，TMS）：δ7.413~7.380（m, 10H），5.316（s, 4H）。

图2 草酸二苄酯的核磁氢谱

三、应用

草酸二苄酯是一种重要的有机合成中间体，其主要应用集中在以下几个方面^{[1, 3]}：

①‌敏化剂‌：草酸二苄酯可用作敏化剂，特别是在热敏材料领域，例如用于制备复合变色温度纤维，这类材料能对温度变化产生响应。‌

②‌有机合成中间体‌：由于其化学性质稳定且熔点较低，草酸二苄酯是合成多种化工产品的关键中间体，广泛应用于染料、医药、溶剂、萃取剂及其他精细化学品的生产中。‌

③‌工业化工原料‌：作为工业级化工原料，草酸二苄酯参与多种合成材料的制备过程，包括但不限于合成树脂、塑料助剂等。

参考文献

[1] 曹小刚, 王浩. 合成草酸二苄酯的方法研究[J]. 精细与专用化学品, 2018, 26(05): 47-49.

[2] 周益奇. 草酸与苯甲醇催化合成草酸二苄酯[J]. 工业催化, 2023, 31(06): 56-65.

[3] 闫涛, 张在庆, 孙学军, 等. 草酸二苄酯的催化合成[J]. 曲阜师范大学学报(自然科学版), 2009, 35(03): 61-63.