背景技术
2,2-二甲基丁酸是农药杀螨剂螺螨酯重要的中间体,同时也是心血管药辛伐他汀的中间体,也可用于塑料盒橡胶行业,其合成工艺研究有重要的社会和经济价值。
目前,工业化生产2,2-二甲基丁酸的方法是采用异戊醇和甲酸在硫酸催化下反应制得2,2-二甲基丁酸,该方法的缺点是在反应的过程中会产生大量的废硫酸,这些大量的废硫酸处理困难,而且通过上述的方法所生产出的2,2-二甲基丁酸收率很低。同时上述的制备方法对其反应的设备腐蚀严重,操作的工作人员危险性高,环境污染大。
制备方法
S1：氯代叔戊烷的制备
在500ml的四口烧瓶中投入68.07g(0.766mol)的叔戊醇(AR级),接着将质量分数为30%的盐酸(0.22mol)加入至上述的四口烧瓶中,室温下搅拌12小时,GC跟踪至原料转化完毕，且氯代叔戊烷含量>97%。静置分层，上层无色油状物为产物氯代叔戊烷，下层水溶液用100ml的甲苯萃取两次,并且将两次萃取得到的萃取液与上层油状物的氯代叔戊烷合并。接着使用50ml的水洗涤,并且静置分层;再加入无水硫酸钠干燥,接着使用50ml水洗涤甲苯与氯代叔戊烷的混合溶液,最后过滤,得到氯代叔戊烷的甲苯溶液162g,GC定量分析得到氯代叔戊烷的含量为47.38%,收率为94.97%。
S2：格氏试剂的制备
在惰性气体氮气的保护下向干燥的250ml的四口烧瓶内加入干燥处理过的溶剂四氢呋喃10ml和5g的上批次格氏母液,再加入新鲜镁条7.74g(0.32mol),室温下搅拌,先滴加20g甲苯,并且搅拌10-15min引发反应。当四口烧瓶内的温度超过25℃时,使用冷水浴,将四口烧瓶内液体的温度控制为20-25℃,并且滴加步骤1中制备的氯代叔戊烷66.8g,同时滴加200ml的甲苯,在1小时内滴加完毕。滴加完毕后将四口烧瓶内的反应体系升温至40-45℃,保温反应2小时,取样GC分析,当叔戊基氯化镁的转化率≥90%时,反应停止。
S3：2,2-二甲基丁酸的制备
将S2的四口烧瓶内的物料温度降温至20-25℃备用。将170g(AR级1.8mol)的氯甲酸甲酯添加至干燥的250ml的四口烧瓶内,接着将降温后的S2的四口烧瓶内的物料滴加至含有氯甲酸甲酯的四口烧瓶内,要求1-1.5小时滴加完毕,并且继续将温度保持在20-25℃,GC跟踪至原料转化完毕后结束保温;去除溶剂之后得到产物2,2-二甲基丁酸甲酯。减压蒸馏并接收含甲苯氯甲酸甲酯160-170克,停止蒸馏。残余物料降温至30℃,缓慢加入质量分数为30%的氢氧化钠溶液120g(0.9mol),升温至100℃,回流3小时。
降温至常温后加入100ml甲苯,且用质量分数为30%的盐酸(工业级)中和反应体系至pH<3。分层,并且用100ml甲苯分两次萃取水层。合并有机相得到2,2-二甲基丁酸的甲苯溶液125g,HPLC定量分析得2,2-二甲基丁酸的含量为22.27%。减压浓缩至反应液的温度为90℃,得到浅黄色的液体,即2,2-二甲基丁酸28g,含量97%,合成总收率78%[1]。
参考文献
[1] 永农生物科学有限公司. 一种2,2-二甲基丁酸的合成方法:CN201811288175.1[P]. 2019-03-26.