(S)-(-)-2-氯丙酸作为一种重要的医药、农药手性中间体是合成光学纯芳氧丙酸类除草剂、植物生长调节剂以及一些杀菌剂的重要原料。合成手性(S)-(-)-2-氯丙酸的研究报较多,归纳起来主要有3种方法:即由光学纯度较高的单一手性物质作为原料合成;外消旋体的拆分以及不对称手性合成。(S)-(-)-2-氯丙酸还可以作为絮凝剂与助凝剂使用。因为(S)-(-)-2-氯丙酸具有较高的絮凝性以及稳定性,所以被广泛应用到水处理以及污水处理当中。而且(S)-(-)-2-氯丙酸对自然生态环境以及空气产生的有害物质相对较少,符合当前社会发展的需求,符合可持续发展理念[1]。
图1 (S)-(-)-2-氯丙酸的合成路线
0.015毫摩尔钌作为(S)-2,2'-双(二苯基膦基)-1,1-二萘基二氯化钌二聚体、[(S)-(BINAP)RuCl2]2,(“催化剂A”)、9毫升甲醇(“MeOH”)以及5毫升二氯甲烷(“MeCl2”)。反应在配有玻璃内衬的Parr不锈钢高压釜中进行。反应混合物在300 rpm下搅拌。使用十烷作为内标。经过硅胶柱纯化得到标题化合物(S)-(-)-2-氯丙酸,收率97%[2]。合成路线如图1所示。
据此,(S)-(-)-2-氯丙酸通常具有安全、稳定性高、硅烷化作用较强等优点,其在药物合成领域也可用于合成具有光学活性的烷氧基酮类似物。其在生物领域、化工领域、医药领域等都具有十分重要的作用,因此对(S)-(-)-2-氯丙酸的合成路线的研究将一直作为热门项目,吸引一批又一批的科学家及研究人员不断探索、不断创新[1]。
(S)-(-)-2-氯丙酸的合成与应用
S-(-)-2-氯丙酸是一种化学式为C3H5ClO2,分子量为108.524的有机化合物。S-(-)-2-氯丙酸是一种手性卤代酸,常温常压下其性状为无色液体,可溶于水, 主要用于芳香丙酸类除草剂的合成。
密度:1.249g/cm3
熔点:4℃
沸点:187℃
闪点:107℃
折射率:1.43(20℃)
蒸汽压:7.01mmHg at 25℃
以(S)-2-丙氨酸为起始原料,在催化剂和路易斯酸同时存在下,与亚硝酸钠进行重氮化反应得到(S)-(-)-2-氯丙酸产品。该方法提高了产品的收率,含量及光学纯度,降低了生产成本,提高了产品质量,获得的(S)-(-)-2-氯丙酸光学纯度在e.e 99%以上,反应收率在85%以上。此外,该方法反应路线短,后处理简单,对工艺放大和生产有巨大的指导意义[1]。
除了上述方法,手性拆分法也可实现(S)-(-)-2-氯丙酸的合成。利用手性N-苄基-苯乙胺BPA为拆分剂,在醇溶剂中对消旋2-氯丙酸进行拆分。该制备方法不仅完全可避免L-丙氨酸法的环境污染问题,而且还将所有的拆分试剂,拆分得到的(R)-2-氯丙酸消旋化后全部回收循环使用。整个制备方法基本上无废弃物产生,无环境污染,产物化学纯度好,手性纯度高。在实现节能,环保,减排降耗目的的同时,同时能够大幅度降低生产成本,提高产品的市场竞争力,具有很好的工业化前景[2]。
(S)-(-)-2-氯丙酸可用于合成R-(+)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸,合成方法包括以下步骤:(1)将对苯二酚分批加入到含有有机溶剂的氢氧化钠溶液中,在N2氛围下反应得到对羟基苯酚钠悬浊液;(2)将(S)-(-)-2-氯丙酸溶于有机溶剂,在冰水浴条件下缓慢加入Na2CO3固体反应,得到(S)-(-)-2-氯丙酸钠溶液;(3)将步骤(2)的溶液缓慢滴加至步骤(1)的悬浊液中,得到的反应液经减压蒸馏,溶解酸化,萃取,减压蒸馏得白色固体,即R-(+)-2-(4-羟基苯氧基)丙酸。上述合成方法具有合成路线简单,反应条件温和,产物收率高,产物光学纯度ee值高,对苯二酚回收率高,产生的"三废"少,能耗低等优点[3]。
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