前言
国内外文献报道的以邻硝基甲苯为原料合成邻硝基苯乙酸的方法主要有相转移催化法、羧基化合成法、先缩合后氧化法还有相转移催化羧基化法,但是各种合成方法都存在一定的局限性。

合成进展[1]
1、相转移催化法
相转移催化法是目前工业上合成邻硝基苯乙酸的方法。其具体过程为:以邻硝基甲苯为原料,先经溴化得邻硝基溴苄。再与氰化钠反应得邻硝基苯乙腈。水解后即得邻硝基苯乙酸。另外太原理工的一篇专利中对该方法进行了改进,其反应过程如下:以邻硝基氯苄和氰化钠为原料,在聚苯乙烯固载的季铵盐相转移催化剂下,首先生成邻硝基苯乙腈,然后加入NaOH水溶液使邻硝基苯乙腈水解生成邻硝基苯乙酸,其最高得率可以达到88%。
这种合成方法是比较经典的一种合成方法,经过改进其得率也比较高,但是由于其原料邻硝基氯苄不容易得到,而且使用毒性较大氰化物,污染较为严重。目前虽然在工业化方面还有一定的应用价值,但是随着新的合成工艺的发展和环保的要求其必然会被绿色环保的新工艺所取代。
2、羧基化合成法
羧基化合成法最早由G.P.Chiusoli等人提出,在溶剂六甲基磷酰胺中,对硝基甲苯在苯酚钠的催化下能和二氧化碳进行羧基化反应,生成对硝基苯乙酸,收率可达到50%。1986年林富钦等人介绍了羰基化合成邻硝基苯乙酸的过程,是将96g苯酚溶解于40g氢氧化钠与60mL水配成的溶液中,搅拌、加热蒸除水分,干燥得到的苯酚钠备用。然后将7.5g上述制成的苯酚钠、2.2g干燥的邻硝基苯甲苯溶于20mL干燥的二甲基亚砜,通入二氧化碳在60℃反应4小时。然后将反应混合物冷却到室温倒入50g冰、40mL浓盐酸、60mL乙醚的烧杯中分离出有机层,水层再用乙醚萃取五次。合并醚层用10%碳酸氢钠萃取五次,然后酸化碳酸氢钠层,再用乙醚萃取五次。合并醚层用水洗涤后蒸干。后用1:3的乙醇和水溶液重结晶就可以得到纯的邻硝基苯乙酸。
这种合成方法苯酚钠的用量太大,故在此基础上又进行了一系列的研究。采用不同的溶剂,利用苯并三唑、醇钠、无水碳酸盐替代部分苯酚钠或利用四丁基溴化铵为催化剂等方法来减少苯酚钠的用量。总体来说羧基化合成方法避免了使用剧毒性物质并且反应条件比较温和。但是这种合成方法也有缺点:(1)要求绝对无水的条件而在反应中还会生成水,很难做到绝对无水。(2)以苯酚钠为催化剂,使用量特别大,至少是邻硝基甲苯的2倍(物质的量比)以上才可以得到邻硝基苯乙酸。催化剂苯酚钠造价高,是导致其成本高的原因之一。(3)由于在萃取过程中使用了大量的乙醚再次致使生产成本大大提高,并且造成生产过程不安全。以上因素决定了其工业化生产难度很大。
3、缩合氧化法
Takayuki在一篇美国专利中提到了另外一种合成邻硝基苯乙酸的方法。其具体过程是将23g金属钠分批每次1g加入300mL无水乙醇溶液。之后在搅拌的情况下,于室温1.5小时内滴加135mL草酸二乙酯和118mL邻硝基苯乙酸的混合溶液,然后再反应1.5小时。当反应完毕温度降到60℃时加入500mL水。水蒸气蒸馏回收未反应的邻硝基甲苯,蒸馏后液体用5g活性炭吸收残余的邻硝基甲苯,用氢氧化钠溶液调节其pH值到8-9之间。然后升温至30℃-40℃。在搅拌的情况下逐渐加入6%的双氧水,同时不断的用氢氧化钠溶液进行测试,当反应液遇到氢氧化钠溶液不变黑时停止加入双氧水。继续反应一段时间,然后停止加热。等反应液降低到室温时加入5g活性吸附杂质后过滤。滤液用盐酸酸化,然后再次过滤,得到的固体用100mL水冲洗三次。然后用200mL:600mL的乙醇水溶液重结晶可以得到81.3g邻硝基苯乙酸,得率达到45%。由于其得率比较低,随后又有一些改进这种合成方法的报道。具体的有用乙醇钾替代乙醇钠催化、用乙醚作为溶剂、优化其合成的工艺,避免使用造价比较高的活性炭。
采用本合成方法避免使用苯酚钠、乙醚等储存保管困难的试剂,生产过程也比较绿色环保,但是这种合成方法也存在如下几个问题。(1)得率低。采用本合成方法其得率一般不到60%。低得率造成其造价增加。(2)使用了双氧水脱去羧基。双氧水腐蚀性比较强对反应设备要求较高,安全性也较差。(3)氧化过程需要不断的检测反应是否完成,应用到工业化有一定的困难。
4、相转移催化羧基化法
陈芬儿等提出了一种比较简便的合成方法,具体实验过程是将41.2g邻硝基甲苯、30g氢氧化钠、0.5mL聚乙二醇-600、200mL甲苯加热搅拌回流1h,通入二氧化碳至不吸收二氧化碳停止加热。冷却至室温加入150mL水,然后加热至60℃搅拌1h后冷却到室温分出有机层。用浓盐酸调节PH值到1-2,析出固体。过滤干燥得白色粉末邻硝基苯乙酸53.3g,其得率达到98%。此外专利中还介绍了两个实验,分别是以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂、用氢氧化钾替代氢氧化钠、聚乙二醇-400替换聚乙二醇-600和以二甲基亚砜为溶剂、用氢氧化锂替代氢氧化钠、聚乙二醇-1500替换聚乙二醇-600。

参考文献
[1] 上官春轩. 邻硝基苯乙酸合成工艺的研究[D]. 太原市:中北大学,2010. DOI:10.7666/d.D315289.