乙酸溴甲基酯的制備工藝改進(jìn)

滕雅娣， 張大偉， 管國生

(沈陽化工大學(xué)應(yīng)用化學(xué)學(xué)院，遼寧沈陽 110142)

乙酸溴甲基酯又稱溴甲基乙酸酯，是一種無色透明液體，在干燥條件下性質(zhì)比較穩(wěn)定，但遇水極易分解，在潮濕空氣中很容易變質(zhì)，因此貯存時(shí)一定要注意放在密封干燥的條件下.它是重要的化工原料和有機(jī)合成試劑，在化學(xué)工業(yè)和藥物合成方面都有廣泛的應(yīng)用，可修飾酸性藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)［1-3］，使藥物達(dá)到更好的作用效果，也可作為甲酰氧基［4］和酰氧基的保護(hù)試劑［5］.它是制備BAPTA-AM(一種鈣離子螯合劑)的原料［6-7］，前人采用以二氯甲烷為溶劑，乙酰溴與多聚甲醛為原料反應(yīng)生成乙酸溴甲基酯［8］，收率能達(dá)到75%.本文采取此種方法并參考一些其他文獻(xiàn)［9-10］，通過正交試驗(yàn)對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)研究，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)工藝，找到最佳反應(yīng)條件，乙酸溴甲基酯收率可提高到83.33%，優(yōu)化后的工藝條件所得到的產(chǎn)品收率較文獻(xiàn)收率有較大提高.合成反應(yīng)式為:

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑與儀器

乙酰溴:質(zhì)量分?jǐn)?shù)98%，百順(北京)化學(xué)科技有限公司;多聚甲醛:分析純，天津大茂化學(xué)試劑廠;氯化鋅:分析純，天津大茂化學(xué)試劑廠;二氯甲烷:分析純，天津大茂化學(xué)試劑廠;高純氮:質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%，沈陽信利盛興氣體有限公司.

AVANCEⅢ500 MHz型核磁共振光譜儀，瑞士Bruker公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

首先組裝好反應(yīng)裝置，然后抽真空通氮?dú)?，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下按順序向瓶中加入50 mL的二氯甲烷、10 mL的乙酰溴、1.4 g的氯化鋅和5.98 g的多聚甲醛，然后將溫度升到30℃，在此條件下反應(yīng)12 h.反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系中的固液混合物進(jìn)行抽濾，將濾液進(jìn)行蒸溜，收集120～135℃的餾分，得到乙酸溴甲基酯的粗產(chǎn)品10.1 mL，然后將粗產(chǎn)品進(jìn)行精餾，收集130～133℃的餾分即得到乙酸溴甲基酯，收率為83.33%.

核磁共振測(cè)試結(jié)果:1H-NMR(CDCl3，300 MHz)δ:1.907(s，3H，CH3)，5.585(s，2H，CH2Br).

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)及結(jié)果

正交試驗(yàn)采用L9(33)，分別對(duì)乙酰溴與多聚甲醛的摩爾比、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度進(jìn)行考察.設(shè)計(jì)結(jié)果見表1和表2.通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理可知，對(duì)乙酸溴甲基酯產(chǎn)率影響最大的是反應(yīng)時(shí)間，其次是乙酰溴與多聚甲醛的摩爾比，反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物的影響不大.

表1 正交設(shè)計(jì)因素水平值Table 1 Numerical of orthogonal design factors

表2 L9(33)正交試驗(yàn)方案與結(jié)果Table 2 L9(33)orthogonal layout and reasult

2.2 乙酰溴與多聚甲醛的摩爾配比對(duì)收率的影響

反應(yīng)時(shí)間9 h，反應(yīng)溫度30℃時(shí)乙酰溴與多聚甲醛的摩爾比對(duì)收率的影響如圖1所示.圖1表明，乙酸溴甲基酯隨著乙酰溴與多聚甲醛摩爾比的升高而減小.這是由于乙酰溴增多會(huì)增大副反應(yīng)發(fā)生，產(chǎn)生更多的雜質(zhì)，并且乙酰溴價(jià)格比多聚甲醛高很多，乙酰溴太多還會(huì)增加工業(yè)成本.綜合考慮，反應(yīng)物摩爾比為0.67∶1比較適宜.

圖1 反應(yīng)物摩爾比對(duì)收率的影響Fig.1 Effect of the ratio of reactants on yield

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響

乙酰溴與多聚甲醛的摩爾比為0.67∶1，反應(yīng)時(shí)間9 h時(shí)反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響如圖2所示.由圖2可知，隨溫度的升高，產(chǎn)率的變化趨勢(shì)為先增大后減小，當(dāng)反應(yīng)溫度為30℃時(shí)，產(chǎn)率最高，當(dāng)反應(yīng)溫度為40℃時(shí)產(chǎn)率急劇下降，這說明溫度合理的升高可提高收率，但溫度過高會(huì)對(duì)產(chǎn)品收率有不利的影響.綜上所述，溫度為30℃時(shí)比較合適.

圖2 反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響Fig.2 Effect of reaction temperature on yield

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響

乙酰溴與多聚甲醛的摩爾比為0.67∶1，反應(yīng)溫度為30℃時(shí)反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響如圖3所示.反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品的影響較大，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為12 h時(shí)產(chǎn)率最高，可達(dá)83.33%，反應(yīng)時(shí)間為15 h時(shí)產(chǎn)率有略微下降趨勢(shì)，可能是因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間太長不利于產(chǎn)率的提高，因此，選擇反應(yīng)時(shí)間為12 h.

圖3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響Fig.3 Effect of reaction time on yield

3 結(jié)論

通過正交試驗(yàn)找到合成乙酸溴甲基酯的最佳的反應(yīng)條件:乙酰溴與多聚甲醛的摩爾配比0.67∶1，反應(yīng)時(shí)間12 h，反應(yīng)溫度30 ℃，產(chǎn)品收率可達(dá)83.33%.

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