丁二酸單酯酰氯的合成

1、1丁二酸單酯酰氯的合成丁二酸單酯酰氯的合成 1 引言引言 2 試驗部分試驗部分 3 結論結論2 引言引言1.1 簡介簡介 5-氨基乙酰丙酸 ，簡稱ALA，為一酮氨酸結構，是生物化學中至關重要的化合物。它的結構如下： ALA是一種含氧和氮的碳氫化合物,它是所有卟啉化合物的共同前體 ，廣泛存在于細菌、真菌、動物及植物等生物機體活細胞中 。它可以通過生物途徑合成,也可以人工化學合成,沒有毒副作用,易降解無殘留,天然無污染,因而受到國內外學者及產業(yè)界的廣泛關注,具有廣闊的應用前景和市場開發(fā)前景。 31.2 5-氨基乙酰丙酸的應用和開發(fā)前景氨基乙酰丙酸的應用和開發(fā)前景 1.2.1 在農業(yè)生產中的應用在農

2、業(yè)生產中的應用 1.2.2 在醫(yī)學領域的應用在醫(yī)學領域的應用1.2.3 在有機合成中的應用在有機合成中的應用 41.2.1 在農業(yè)生產中的應用在農業(yè)生產中的應用 除草劑：可以選擇性地除去雙子葉植物類的雜草，而對多屬于單子葉植物類的農作物無害。 殺蟲劑： 落葉劑：避免了通過人為振搖對作物帶來的損害，又提高了工作效率。 增產劑：低濃度的5-ALA可促進多種作物生長并增加產量。 其它：可增加植物抗逆性，如抗冷性、抗鹽性等。 51.2.2 在醫(yī)學領域的應用在醫(yī)學領域的應用 5-ALA作為光動力治療藥物，已成功應用于腫瘤和非腫瘤疾病的治療。1.2.3 在有機合成中的應用在有機合成中的應用 5-ALA的結

3、構中含有活潑的氨基和羧基，是重要的有機合成中間體。它可與環(huán)狀的或鏈狀的-二酮類化合物反應得到四氫吡咯衍生物。61.3 5-氨基乙酰丙酸的合成開發(fā)沿革氨基乙酰丙酸的合成開發(fā)沿革 用于合成5-ALA年的起始原料很多,從上一世紀50代開始,研究者就先后以馬尿酸、琥珀酸、四氫糠胺及乙酰丙酸等為原料合成了ALA；但是，由于至今尚未建立工業(yè)化的ALA制備方法，故目前無法大量供應，由此也影響了如今的應用研究。為了建立起ALA的工業(yè)生產方法，在此將它的化學合成方法的制備工藝進行介紹。 71.3.1 以乙酰丙酸作為起始原料 先將羧基保護后進行溴化，隨后經(jīng)Gabriel合成由酰化后變?yōu)榘被?。然而，此法須?jīng)4步工藝

4、，并由于溴化缺乏選擇性，存在著收率低的問題。1.3.2 以琥珀酸為起始化合物 將一個羧基通過酯化進行保護，另一羧基經(jīng)鹵化，再經(jīng)氰化后通過還原、水解制取ALA。該反應中因一半進行酯化及分離難度甚大，再則須經(jīng)過不穩(wěn)定的酰鹵化合物，以及需用鋅粉進行還原的酰胺化反應，合成也需5步反應，故也難以工業(yè)化。81.3.3 由2-羥基吡啶為起始原料 該法系經(jīng)過2，5-二乙基哌啶二酮，再經(jīng)還原，開環(huán)制取ALA。其存在著2，5-二乙基哌啶二酮極不穩(wěn)定及各步收率均較低的不足。1.3.4 糠胺為原料 該法通過在甲醇中保護氨以基，再經(jīng)溴氧化后用鉻酸鹽進行氧化、開環(huán)、還原、脫保護基而制得。該法在實驗室中容易實施，但在工業(yè)生

5、產中存在著氧化劑的成本及含鉻廢水的處理等問題。91.3.5 以四氫呋喃胺為原料 該法需經(jīng)3步反應制取ALA，所用的氯化釕催化劑價格昂貴，且回收亦困難；再則，其大量使用過碘酸鈉作為氧化劑，該氧化劑的成本問題，在工業(yè)上也必須予以考慮。 以上這些方法，它們的收率均不到50%，故其成本問題也是在工業(yè)化中必須予以考慮的。 10 14 該課題實驗內容該課題實驗內容 考慮到琥珀酸酐國內易得，價格低，以其為原料合成ALA時，操作比較簡單，各步收率均較高，所得產品質量較穩(wěn)定，因此該實驗選擇琥珀酸酐作為起始原料合成ALA。合成路線為： 11 按照該合成路線的要求，實驗合成第一按照該合成路線的要求，實驗合成第一步反

6、應中間體步反應中間體丁二酸單酯酰氯，然后優(yōu)丁二酸單酯酰氯，然后優(yōu)化實驗條件，建立一種實驗費用低、操作時化實驗條件，建立一種實驗費用低、操作時間短，更簡便、快捷、實用的合成間短，更簡便、快捷、實用的合成5- 氨乙酰氨乙酰丙酸的方法，為丙酸的方法，為5- 氨基乙酰丙酸的工業(yè)化提氨基乙酰丙酸的工業(yè)化提供基礎。供基礎。 實驗部分合成了丁二酸單乙酯酰氯和丁實驗部分合成了丁二酸單乙酯酰氯和丁二酸單甲酯酰氯，通過分別討論各實驗步驟二酸單甲酯酰氯，通過分別討論各實驗步驟的物料比、反應時間及反應溫，找到了各步的物料比、反應時間及反應溫，找到了各步反應的最佳實驗條件，并對實驗結果做了總反應的最佳實驗條件，并對實驗

7、結果做了總結。結。12 試驗部分試驗部分丁二酸單乙酯酰氯的合成丁二酸單乙酯酰氯的合成 丁二酸單甲酯酰氯的合成丁二酸單甲酯酰氯的合成132 1 丁二酸單乙酯酰氯的合成丁二酸單乙酯酰氯的合成 2.1.1 丁二酸單乙酯的合成試驗原理及步驟丁二酸單乙酯的合成試驗原理及步驟 丁二酸酐與無水乙醇發(fā)生酯化反應生成丁二酸單乙酯，反應方程式如下： 在裝有電動攪拌器，回流冷凝器和溫度計的250ml三口燒瓶中加入50g丁二酸酐和36ml無水乙醇，緩慢升溫至無水乙醇回流；在丁二酸酐完全溶解后，溫度升至85，反應2h；反應完畢后，將反應混合物倒入單口燒瓶中，旋轉蒸發(fā)蒸出過量的乙醇，在真空度為0.095MPa下，減壓蒸餾

8、收集145147的餾分，稱重計算產率。 142.1.2丁二酸單乙酯酰氯的合成試驗原理及步驟丁二酸單乙酯酰氯的合成試驗原理及步驟 酰氯可由羧酸與三氯化磷、五氯化磷或二氯亞砜(SOCl2)作用制得。其中氯化磷的沸點較低，適合于制備低沸點的酰氯；二氯亞砜制備酰氯的反應中其副產物都是氣體，容易分離和提純，所以本文選二氯亞砜作為反應原料。二氯亞砜活性較低，為提高反應收率使其過量參與反應；由于二氯亞砜的強腐蝕性、強揮發(fā)性，反應需在良好的通風條件下進行。丁二酸單乙酯與氯化亞砜發(fā)生?；磻啥《釂我阴ヵＢ?反應方程式如下： 在裝有電動攪拌，回流冷凝器(裝有尾氣吸收裝置)，溫度計和恒壓滴液漏斗的250mL四

9、口瓶中加入36g丁二酸單乙酯，向恒壓滴液漏斗中加入22mL氯化亞砜；將反應體系升溫至5560時，攪拌下滴加氯化亞砜，1h滴加完畢，再升溫至95，反應3h；反應完畢后，將反應物倒入單口燒瓶中，旋轉蒸發(fā)蒸出過量的氯化亞砜，在真空度為0.095MPa下，減壓蒸餾收集133135的餾分。稱重并計算產率。1522 丁二酸單甲酯酰氯的合成丁二酸單甲酯酰氯的合成 2.2.1 丁二酸單甲酯的合成試驗原理及步驟丁二酸單甲酯的合成試驗原理及步驟 丁二酸酐與無水甲醇發(fā)生酯化反應生成丁二酸單甲酯，反應方程式如下： 在裝有回流冷凝器的100ml單口燒瓶中加入10g丁二酸酐和5ml無水甲醇，緩慢升溫至無水甲醇回流；在丁二

10、酸酐完全溶解后，升溫至80，繼續(xù)反應1h；反應完畢后，將反應混合物倒入單口燒瓶中，旋轉蒸發(fā)蒸出過量的甲醇，靜置，結晶，稱重并計算產率。162.2.2 丁二酸單甲酯酰氯的合成試驗原理及步驟丁二酸單甲酯酰氯的合成試驗原理及步驟 丁二酸單甲酯與氯化亞砜發(fā)生?；磻啥《釂渭柞ヵＢ?反應方程式如下： 在裝有電動攪拌，回流冷凝器(裝有尾氣吸收裝置)，溫度計和恒壓滴液漏斗的250mL四口瓶中加入13.2g丁二酸單甲酯，向恒壓滴液漏斗中加入8mL氯化亞砜；將反應體系升溫至5055時，攪拌下滴加氯化亞砜，1h滴加完畢，再升溫至85，反應2h；反應完畢后，將反應物倒入單口燒瓶中，旋轉蒸發(fā)蒸出過量的氯化亞砜，

11、在真空度為0.095MPa下，減壓蒸餾收集125128的餾分。稱重并計算產率。17 結論結論 本文以丁二酸酐、乙醇、甲醇為主要原料，合成了丁二酸單乙酯和丁二酸單甲酯；又以丁二酸單乙酯、丁二酸單甲酯為主要原料分別合成了丁二酸單乙酯酰氯和丁二酸單甲酯酰氯。并通過單因素實驗對合成各產物的影響因素進行了優(yōu)化，達到了最佳的收率。 18 各產物的最佳收率試驗條件為: 丁二酸單乙酯:乙醇與丁二酸酐的最佳配比為1.2:1，反應溫度85，反應時間2h，產率可達88.7%（以丁二酸酐計算）。 丁二酸單乙酯酰氯:氯化亞砜與丁二酸單乙酯的摩爾比1.2:1，反應時間為3h,反應溫度為95,產率可達82.3%（以丁二酸酐計算）。 丁二酸單甲酯:甲醇與丁二酸酐的最佳配比為1.2:1，反應溫度80，反應時間1h，產率可達94.8%（以丁二酸酐計算）。 丁二酸單甲酯酰氯:氯化亞砜