扁桃酸及其类似物合成的相转移催化剂筛选
应用与开发
扁桃酸及其类似物合成的相转移
催化剂筛选
郑 清
(盐城工学院海洋系,江苏盐城224003)
摘要:以芳香醛和氯仿为原料,经相转移催化反应合成扁桃酸及其类似物。考察了在相同的反应温度,反应时间,催化剂用量,反应物配比,不同催化剂对反应收率的影响。发现四丁基氯(溴)化铵催化合成产率最高。关键词:有机合成;相转移催化剂;扁桃酸;类似物;筛选
中图分类号:TQ245.2+6 文献标识码:A 文章编号:1002-1116(2004)03-0043-02
扁桃酸又名苦杏仁酸,具有强抑菌作用,可作为治疗尿路感染的消炎药物和某些药物合成的中间体,扁桃酸传统的制备方法是通过羟基苯乙腈C 6H 5CH(OH)C N 和 , -二氯苯乙酮的水解来制备的,这2种方法合成路线较长,且前一种方法还需使用剧毒的氰化钠,生产上不够安全,而采用相转移催化法合成扁桃酸及其类似物,既可避免使用剧毒物质,又具有反应条件温和,产率较高等优点。德国的Merz 于1974年报道了芳香醛和氯仿为原料采用相转移催化反应合成扁桃酸及其两个类似物(对甲基扁桃酸和对甲氧基扁桃酸)[1,2]
,从而提供了合成扁桃酸及其类似物的方便路线。文献报道仅有以氯化苄基三乙铵(TEB A)作相转移催化剂制取扁桃酸[3,4]
,而未见用其它相转移催化剂的报道[5,6]
。本文主要研究不同的相转移催化剂对合成扁桃酸及其类似物的产率的影响。
合成扁桃酸及其类似物的反应式:
ArC H
O+CHCl 3
NaOH P T C
H +
ArC H
COO H
反应历程为:
CHCl 3
Na OH
CCl 2
Ar C HO
Ar CH Cl
O
Cl
重排
ArCHCOCl OH -
H +
ArCH OH
COOH
1 实 验
1.1 试剂
苯甲醛(AR),对氯苯甲醛(AR),对甲基苯甲醛(AR),对甲氧苯甲醛(AR),氯仿(AR),氢氧化钠(AR),乙醚(AR),甲苯(AR),硫酸(AR),无水硫酸钠(AR),四丁基氯化铵(AR),四丁基溴化铵(AR),氯化苄基三乙铵(自制),辛基酚聚氧乙烯醚,聚乙二醇。
1.2 实验步骤
在装有搅拌器,温度计和回流冷凝管及滴液漏斗的250mL 三口烧瓶中,加入6.8mL(0.067mol)苯甲醛,适量(0.005mol)相转移催化剂,12mL(0.15mol)氯仿,在搅拌下慢慢加热反应液,当温度达到56!以后,慢慢有13g NaOH 溶于13mL 水的溶液(质量分数50%),滴加的过程需维持在56~65!之间,或稍高,但不得超过65!,滴加碱液的时间约1.5~2h,滴加完,在搅拌下继续反应约2h,停止反应后,静止冷却,加适量水,使瓶内白色沉淀恰好溶解;用乙醚萃取两次除去未反应物,残液用50%硫酸酸
第32卷第3期2004年6月
江苏化工
Ji angsu Che mical Industry
Vol.32No.3
Jun.2004
收稿日期:2004-02-10
作者简介:郑清(1971-),女,江苏苏州人,讲师,在职硕士生,主要从事有机化学、生物化学等学科教学。电话:0515-*******,139********。
化至pH值为3~4;溶液用乙醚萃取2~3次,合并提取液,并用无水硫酸钠干燥;蒸出乙醚,并在减压下尽可能抽净残留的乙醚,得到粗产品8.05g,产率为78.8%。以1g粗产物用1.5mL甲苯的比例进行重结晶,用脱脂棉趁热过滤,滤液置于室温,使结晶慢慢析出,过滤,干燥后,得白色结晶的扁桃酸产物5.9g,产率57.8%,熔点117~119!。
2 结果与讨论
以苯甲醛为主反应物,使用不同催化剂进行筛选,结果见表1。
表1 不同的相转移催化剂对合成扁桃酸产率的影响催 化 剂编号产率 %平均产率 %
辛基酚聚氧乙烯醚(TX-10)158.8
259.8
361.8
60.1
脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)159.8
261.8
361.8
61.1
聚乙二醇400164.7
267.5
368.6
66.9
聚乙二醇600165.7
265.7
369.6
67.0
氯化苄基三乙铵(TEBA)164.7
263.7
64.2
四丁基氯化铵(TBAC)177.5
278.4
380.4
78.8
四丁基溴化铵(TBAB)171.6
273.5
72.9
注:产率和平均产率为粗产物的产率。
由表1实验数据可知使用TB AC或TBAB这两种做相转移催化剂制备的扁桃酸的产率较高,由此我们选四丁基氯化铵作催化剂和同样的反应条件制取扁桃酸的类似物。实验结果见表2。
表2 扁桃酸类似物的合成
芳香醛相转移催化剂产 物
产率
%
熔点
!
对氯苯甲醛四丁基氯化铵对氯扁桃酸38.7120~124对甲基苯甲醛四丁基氯化铵对甲基扁桃酸93.4141~143对甲氧基苯甲醛四丁基氯化铵对甲氧基扁桃酸53.7102~104注:产率为粗产物的产率。
3 结 论
实验研究表明,以芳香醛和氯仿为原料,经相转移催化反应合成扁桃酸及其类似物,选用氯(或溴)化四丁铵作转移催化剂较合适,所得产率较高,其中扁桃酸的产率比文献报道的产率约高10%。
参考文献:
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ic acid synthesis[J].Syn thesis,1974,10:724~725.
[2] 张国敏,郭玉申,祝虹.二茂铁季铵盐对扁桃酸合成的
催化研究[J].武汉大学学报,1990,29(1):124~126.
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[4] 蔡霞,阮明一,张兰英,等.dl-扁桃酸的合成[J].山
东医药工业,1997,16(6):9~10.
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[6] 梁世懿,成本诚.高等有机化学[M].北京:高等教育
出版社,1993.141~145.
Study on the Phase Transfer Catalyst for Synthesis of
Mandelic Acid and Analog
ZHENG Qin
(Department o f Marine Resource,Yancheng Institute of Technology,Yancheng224003,China)
Abstract:Mandelic acid and its analog can be synthesized from aromatic aldehydes and chlorofor m as ra w material with the help of phase transfer catalyst.The efficiency of different catalysts was examined in this short paper.
Key words:organic synthesis;phase transfer catalysis;mendelic acid;analog;screen
44 江苏化工 2004年6月
相转移催化剂的研究进展
相转移催化的研究进展 摘要：相转移催化(Phase transfer),简称PT，是20世纪70年代以来在有机合成中应用日趋广泛的一种新的合成技术。在有机合成中常遇到非均相有机反应，这类反应的通常速度很慢，收率低。但如果用水溶性无机盐，用极性小的有机溶剂溶解有机物，并加入少量（0.05mol以下）的季铵盐或季磷盐，反应则很容易进行，这类能促使提高反应速度并在两相间转移负离子的鎓盐，称为相转移催化剂[1]。一般存在相转移催化的反应，都存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有机相，而有机底物则可溶于有机溶剂之中。不存在相转移催化剂时，两相相互隔离，几个反应物无法接触，反应进行得很慢。相转移催化剂的存在，可以与水相中的离子所结合（通常情况），并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机相中，促使反应发生。 关键词：相转移催化剂；应用；前景 Research progress of Phase transfer catalyst Abstract：Introduces the concept of the phase transfer catalyst and its application in Organic synthesis, and the prospect is predicted.: Phase Transfer Catalysis (Phase transfer), referred to as PT, is a twentieth Century 70 years in organic synthesis and application of a new is becoming more widely. In organic synthesis is often encountered in heterogeneous organic reactions, usually the speed of this kind of reactions very slow, low yield. But if the water soluble inorganic salt, with small polar organic solvents and adding a small amount(0.05mol) quaternary ammonium or phosphonium salt, the reaction is easily,this kind of to increase the reaction speed and onium salt anion two phase transfer, known as phase transfer catalyst . The general existence of phase transfer catalytic reaction, in aqueous and organic solvent phase, are soluble in water, insoluble in organic phase, and the organic substrate is soluble in organic solvent. There is no phase transfer catalyst,two-phase isolated from each other, unable to contact several reactants,reaction is very slow. The presence of phase transfer catalyst, can be combined with the aqueous phase (usually), and the use of their own on of organic solvents, the reaction was transferred into organic phase and water phase, prompt reaction. Keywords：Phase transfer catalyst ；application ；prospect
固体酸催化酯化合成乙酸丁酯
实验报告 课程名称： 化工专业实验 指导老师： 成绩：________________ 实验名称： 固体酸催化酯化合成醋酸丁酯 实验类型：有机工艺实验 同组学生姓名： 一、实验目的和要求 二、实验内容和原理 三、主要仪器设备 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析 七、讨论、心得 一、实验目的 1．了解与掌握固体酸催化酯化工艺特点； 2．掌握毛细管色谱仪的使用方法； 3．了解与掌握内标工作曲线法计算各组分含量的方法。 二、实验原理 有机酸与醇进行酯化反应，是一个典型的酸催化的可逆反应，如本实验中采用乙酸和正丁醇反应，其反应方程式如下： O H H COOC CH OH H C COOH CH 2943943+?+ 并具有下列关系式： K k k C C C C == 逆 正 醇 酸水酯 式中：C —物质浓度，k —反应速度常数，K —平衡常数。 为使反应加速常加入少量催化剂，工业上是加浓硫酸或通干燥氯化氢为催化剂，本实验中采用固体酸催化剂。 固体酸催化酯化合成乙酸丁酯的工艺，采用阳离子交换树脂或分子筛固体酸催化剂代替硫酸液体催化剂合成乙酸丁酯，不仅可以克服因硫酸存在下的容器腐蚀和发生副反应的严重缺点，同时固体酸催化剂还具有来源容易、用量少、能反复使用，催化剂与产品分离容易，便于连续生产，而且产物乙酸丁酯纯度高的特点。 酯化与水解是可逆的化学平衡。从工业生产角度来看，采用一些简单的措施就可使转化率接近100%，主要的方法是蒸出水或酯。在乙酸乙酯的合成中，利用精馏的方法由水和醇、酯能形成共沸的特点将所生成的水蒸出，蒸出的酯及醇冷凝后在分水器中分层形成油层和水层，油层返回反应釜，直至反应完全。酯则留在反应釜中。 选用合适的酯化催化剂及其用量在保证酯化反应顺利进行方面有决定性作用。本实验用强酸性阳离子交换树脂，这类离子交换树脂均含有可被阳离子交换的氢质子，属强酸性，有很好的催化活性，即在此酸中心上可进行酸催化酯化反应。 本实验用阳离子交换树脂作为催化剂，以乙酸和正丁醇为原料进行反应，利用精馏的方法蒸出水，酯则留在反应釜中。然后对釜液进行汽相色谱分析。
酯的合成方法研究
酯的合成方法研究 刘 聪 东北大学理学院高分子化学与物理 羧酸酯是一类重要的化工原料 ,它的用途相当广泛 ,可用作香料、溶剂、增塑剂及有机合成的中间体；同时在涂料、医药等工业中也具有重要的使用价值[1]。作为液晶化合物最基本和最重要的中心桥键之一，酯基的合成具有十分重要的意义。在过去很长一段时间里，酯的合成主要是采用一些经典的方法，如酸催化、酰氯法、酯交化法等；随着对各种新的催化剂和有机反应机理的研究，出现了一些新颖的合成方法，如Mitsunobu 反应、Steglich 酯化法、CAN 催化法、Me 3SiCl 催化法、DBU 催化法等等[2]。对这些新的合成方法进行研究，有助于在实验室推广采用更简单、更有效、更温和的方法合成羧酸酯，并进一步实用于工业化生产。 一、经典酯化反应 1、酯化反应机理： 羧酸与醇在催化剂作用下生成酯。例如： CH 3COOH + HOC 2H 5 CH 3COOC 2H 5 + H 2O H 酯化反应是可逆反应。为了提高酯的产率，可采取使一种原料过量(应从易得、 价廉、易回收等方面考虑)，或反应过程中除去一种产物(如水或酯)。工业上生产乙酸乙酯采用乙酸过量，不断蒸出生成的乙酸乙酯和水的恒沸混合物(水6.1%，乙酸乙酯93.9%，恒沸点70.4℃)，使平衡右移。同时不断加入乙酸和乙醇，实现连续化生产[3]。 羧酸的酯化反应随着羧酸和醇的结构以及反应条件的不同，可以按照不同的机理进行。酯化时，羧酸和醇之间脱水可以有两种不同的方式： R C O O H HO R' R C OH H O O R' R ，R ’分别是烷基。(Ⅰ)是由羧酸中的羟基和醇中的氢结合成水分子，剩余部分结合成酯。由于羧酸分子去掉羟基后剩余的是酰基，故方式(Ⅰ)称为酰氧键断裂。(Ⅱ)是由羧酸中的氢和醇中的羟基结合成水，剩余部分结合成酯。由于醇 (Ⅰ) (Ⅱ)
实验八相转移催化法制备dl-扁桃酸
实验八相转移催化法制备dl-扁桃酸 实验八相转移催化法制备dl扁桃酸dl扁桃酸Mandelic acid 又名苦杏仁酸、苯乙醇酸、α羟基苯乙酸等。它是重要的化工原料在医药工业中主要用于合成血管扩张药环扁桃酸酯、滴眼药羟苄唑等。以往多由苯甲醛与氰化钠加成得腈醇扁桃腈再水解制得。该法路线长操作不便劳动保护要求高。采用相转移二氯卡宾法一步反应即可制得既避免了使用剧毒的腈化物又简化了操作收率亦较高。一、目的与要求 1、了解相转移催化反应的原理以及在药物合成中的应用。 2、掌握相转移催化剂的制备及后处理技术。 3、熟悉相转移二氯卡宾法制备扁桃酸的实验操作技术。二、实验原理在药物合成中常遇到水相和有机相参与的非均相反应这些反应速度慢、收率低、条件苛刻、有些甚至不发生反应、回收和后处理麻烦而且不能适合所有的反应。1965年MaKasza 首先发现鎓类化合物具有使水相中的反应物转入有机相中的性质从而加快了反应速率提高了收率简化了操作并使一些难以进行的反应顺利完成从而开辟了相转移催化这一新的合成方法。近20年来相转移催化技术在药物合成中的应用日趋广泛。常用的相转移催化剂主要有两类即季铵盐类和冠醚类。本实验采用季铵盐TEBA为相转移催化剂。其原理是在50的水溶液中加入少量的相转移催化剂和氯仿季铵盐在碱液中形成季铵碱而转入氯仿层继而季铵碱夺去氯仿中的一个质子而形成离子对R4N·CCl3然后发生α消除和
成二氯卡宾CCl2二氯卡宾是非常活泼的中间体能与多种官能团发生反应生成各类化合物其中与苯甲醛加成生成环氧 中间体再经重排、水解得到dl扁桃酸。反应式如下R4NCl NaOH?6?4 R4NOH NaCl 水相水相油相水相R4NOH CHCl3 ?6?4 R4NCCl3 ?6?4 CCl2 R4NCl 油相油相油相油相水相本品为白色斜方片状结晶熔点为119℃相对密度 1.30易溶于水、乙醇、乙醚、异丙醇等长期露光则分解变色。 三、实验主要药品类别名称规格用量相转移催化剂的制备三乙胺化学纯41g0.4mol 氯化苄化学纯51g0.4mol 丙酮化学纯40mL dl扁桃酸的制备氯仿化学纯32mL 苯甲醛新蒸21.2mL 乙醚化学纯80mL 氢氧化钠50自配50mL 硫酸50自配少量四、实验步骤及方法1、相转移催化剂——三乙基苄基铵盐TEBA的制备①在带有搅拌器、温度计、球形回流冷凝器、250mL三颈瓶中依次加入40mL 的丙酮溶剂、41g0.4mol的三乙胺、51g0.4mol的氯苄加热至回流反应1.5h反应液逐渐由无色透明变为浅黄色黏稠液停 止反应。以上产物液自然冷却至室温有部分针状晶体析出同时黏度增加。将其倒入干净的250mL的烧瓶中放入冰箱保持10℃以下②过夜抽滤。滤饼用甲苯洗涤两次抽干干燥得白色粉末。称重测熔点合格产品熔点180191℃。2、dl扁桃酸的制备在装带有搅拌器、温度计、球形回流冷凝器、滴液漏斗的250mL三颈瓶中如图2所示加入21.2g苯甲醛③2.4g
苯乙醇酸(扁桃酸)的合成
苯乙醇酸（扁桃酸）的合成 摘要： 本实验使用5.2g新鲜蒸馏的苯甲醛、8mL氯仿作为原料，使用1.3g氯化苄基三乙铵为相转移催化剂，在50%的NaOH溶液中，发生卡宾反应生成（±）苯乙醇酸，得到略带淡黄色的白色片状晶体，产物重1.30g，产率为17%。 关键词：（±）苯乙醇酸相转移催化剂卡宾反应 一、实验目的： 1. 了解并掌握二氯卡宾的生成 2. 训练相转移催化反应 3. 复习巩固控制反应温度、混合溶剂重结晶等基本操作 二、反应方程式： CHO CHCl3 TEBAC H OH 卡宾或称碳烯是一类具有6个价电子的两价碳活性中间体，通式:CR2，其中碳原子与两个原子或基团相连，另外还有一对没有参与成键的非键电子。最简单的卡宾是亚甲基:CH2，最常见的取代卡宾是二卤卡宾:CX2。由于碳周围只有六个电子，它是缺电子的，因此卡宾具有很强的亲电性，容易发生插入反应。 三、相转移催化反应原理： 相转移催化反应时20世纪70年代以来在有机合成中应用日趋广泛的一种新的合成方法。在有机合成中，均相反应通常容易进行，而水溶液的无机负离子和不溶于水的有机化合物之间的非均相反应，速率慢，产率低，甚至难以进行。但如果用水溶解无机盐，用极性小的有机溶剂溶解有机物，并加入少量的（通常是0.05mol以下）季铵盐或季磷盐，这反应很容易
进行。这些能促进反应并加快在两相之间转移负离子的化合物，称之为相转移催化剂。 常用的相转移催化剂有盐类、冠醚类和非环多醚类三种。 以季铵盐为代表的鎓盐如： C6H5CH2N(CH2CH3)3Cl (CH3CH2CH2CH2)4NBr [CH3(CH2)6CH2]3NH2CH3Cl 三乙基苄基氯化铵四丁基溴化铵三辛基甲基氯化铵（TEBA）（TBAB）（TOMA）这些化合物具有同时在水相和有机相溶解的能力。其中烃基是油溶性基团，碳原子数一般不少于13，以保证具有足够的有用性，带正电的氮是水溶性基团。 季铵盐中的正离子与水溶液中具有反应活性的无机负离子形成离子对，可以将负离子从水相转移到有机相中。而在有机相中，负离子无溶剂化作用。由于正离子体积大，正负离子之间的间距也大，彼此间的作用弱，负离子可以看成是裸露的。因此反应活性大大增加。 本实验中用TEBAC作为相转移催化剂，加快卡宾的生成和反应，机理如下： C6H5CH2N(C2H5)3Cl NaOH C 6 H5CH 2 H5)3 OH NaCl C6H5CH2N(C2H5)3Cl CHCl3 Cl2C C6H5CH22H5)3OH C6H5CH2N(C2H5)3(CCl3)H2O 有机相反应 水相反应 四、实验步骤及实验现象： 将250mL三口瓶安装在磁力搅拌器上，三口分别装置回流冷凝管、滴液漏斗和温度计。在瓶中一次加入5mL（5.4g，0.049mol）新鲜蒸馏的苯甲醛、8mL（23.98g，0.10mol）氯仿和0.65g氯化苄基三乙铵。启动搅拌，用水浴加热至55℃，移去热源，自滴液漏斗慢慢滴加25mL50%的NaOH溶液，反应放出大量热量，反应液变淡黄色浑浊液。在滴加碱液的过程中，通过控制滴加速度，维持反应温度在60 ~ 65℃，约20min滴完。滴加完后，继续在水浴中维持反应温度在65 ~ 70℃继续搅拌40min。 反应完后，溶液分层，上层为淡黄色乳白色溶液，下层为蛋黄油状物。加入100mL水将反应物稀释，上层变澄清透明，下层仍为蛋黄油状物，然后用乙醚萃取两次，每次30mL，除去未反应的氯仿等有机物，将乙醚萃取液倒入回收瓶。水层用50%H2SO4溶液酸化至pH=1~2，再用乙酸乙酯萃取两次，每次40mL。萃取后乙酸乙酯层溶液略带淡黄色。乙酸乙
相转移催化在药物合成中的应用
相转移催化在药物合成中的应用 程方莉 摘要:介绍了相转移催化的基本原理，分别介绍了液-液相转移催化反应，固-液相转移催化反应和三相转移催化反应的特点。着重介绍了近年来相转移催化在药物合成中的应用进展，采用相转移催化技术具有操作简便、收率高、反应温和等特点，对于工艺技术的改进有重要的现实意义。 关键词：相转移催化；相转移催化剂；合成；应用 0 引言： 相转移催化（Phase Transfer Catelysis）简写是PTC，是六七十年代发展起来的有机合成新方法，也是目前药物合成和工艺改进中最具吸引力的一项新方法、新工艺，其使用范围涉及到有机合成的各种类型反应，并且能够缩短反应时间、提高反应收率和选择性。 该技术应用于非极性溶剂中具有反应条件温和、反应速度快、收率高、产品质量好等特点。因此，在近三十年来，该技术的研究与应用得到了迅速的发展。 1 相转移催化剂及反应原理 相转移催化是指一种催化剂能加速，或者能使分别处于两种互不相溶的溶剂中的物质发生反应，反应时，催化剂把一种实际参加反应的实体，从一相转移到另一相中，以便使它于底物相遇而发生反应。这种现象和过程叫相转移催化作用，这种催化剂叫相转移催化剂。 一般存在相转移催化的反应，都存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有机相，而有机底物则可溶于有机溶剂之中。不存在相转移催化剂时，两相相互隔离，几个反应物无法接触，反应进行得很慢。相转移催化剂的存在，可以与水相中的离子所结合，并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机相中促使反应发生。 1.1 相转移催化剂 相转移催化剂有翁盐、聚醚和高分子载体催化剂三大类．其中常用的有三乙基苄基氯化铵(TEBA)、溴化四丁基铵(TBAB)、四丁基碘化胺(TBAI)、18一冠醚一6、二苯并一l8一冠醚一6、聚乙二醇一400 (PEG一400)、新洁尔灭、度米芬等。近年来，由于手性药物的大量应用，用于合成手性药物的手性相转移催化剂 成为相转移催化剂研究热点之一。例如，抗帕金森药物L一多巴类似物3，4-二羟
新型合成酯催化剂
酯合成反应中的新型催化剂 酯不仅广泛应用于自然界中，也是人类生活中大量使用的一类有机物，例如，低级酯芳香气味，是普遍使用的香料，尼铂金酯(对羟基苯甲酸酯)是一类低毒性，无刺激，可适用较大范围pH的食品，化妆品，医药等行业的防腐剂；邻苯二甲酸二辛酯(DOP)是优良的增塑剂，在塑料工业中占有非常重要的位置；柠檬酸正丁酯(TBC)则是一种无毒无味，耐候性良好的增塑剂品种之一，此外还有很多应用领域。总之，酯类是一类极有用途的有机物，传统的合成工艺多采用浓硫酸作催化剂，其特点是反应速度快，转化率高，硫酸价格便宜，并且只需要低压蒸汽便可完成反应；缺点是由于硫酸的强氧化性，在酯化过程中、副产品较多，给分离造成较大困难，此外硫酸对设备服饰和污染环境严重，而且难以回收利用。针对这一情况，目前已有的新型催化剂不仅可以避免催化剂的腐蚀污染问题，而且还可以提高反应过程转化率，提高酯的回收率。本文介绍了几种新型的催化剂在合成酯反应中的应用。 1.酸性催化剂 Lewis酸催化剂 一般的Lewis酸如三氯化铝、三氯化铁、四氯化锡、或氯化钙，由于金属阳离子Fe3+、Al3+、Ca2+等具有空轨道，能够与羰基氧结合，起到催化作用。贾丽华等以氯化钙为催化剂合成了氯乙酸辛酯，氯乙酸十二酯等。比较适合的工艺条件为酸与醇的摩尔比为:1，反应温度130℃，催化剂质量分数5%，反应时间5h。文瑞明等用强酸性晶体一水硫酸氢钠催化合成苯乙酸异丁酯，最佳工艺条件：苯乙酸、异丁醇、一水硫酸氢钠摩尔比为1:4:，回流分水2h，酯收率为%。试验表明，一水硫酸氢钠是一种易得，稳定的晶体，催化活性高，同时难溶于有机反应体系，易于分离，能重复使用，对设备腐蚀和环境污染大大减少。 超强酸固体催化剂 超强酸固体催化剂是一种新型的催化材料，其催化活性高，选择性好，耐热，稳定性好，不腐蚀设备，不污染环境且可重复多次使用。刘榕芳等研究了用固体超强SO42-/Fe2O3催化合成乳酸正丁酯，其合成最佳工艺条件：催化剂占投料比%，酸醇摩尔比为1:3，酯化时间为2~，乳酸转化率高达%，此催化剂活性很高，经处理后仍旧可以使用。蒋平平、王琦等用SO4/ZrO2催化合成DOP(邻苯二甲酸二辛酯)，最佳工艺条件：苯酐与醇的摩尔比为1:3，最适温度180℃~210℃，反应时间3~，转化率高达%；若催化剂不作任何处理，重复使用8次，转化率下降为%。纳米制备技术用于固体超强酸制备，可提高超强酸的表面活性，稳定性和催化能力。金华峰等用纳米复合固体超S2O82-/CoFe2O4催化合成二酸二已酯，其工艺过程是以硫酸盐为原料，结合浸渍法在不同焙烧温度下合成复合固体超强酸催化剂S2O82-/CoFe2O4，可重复使用6次，酯化率高达%。 固载杂多酸催化剂 杂多酸是由不同的含氧酸缩合而制得的含氧多元酸的总称，以杂原子为中心原子，以W O3、MoO3、V2O5为配体形成的一类结构大多为四面体，八面体的化合物。杂多酸催化剂具有很高的催化活性，不但具有酸性，而且具有阻聚作用，光电催化作用和氧化还原性，是一种多功能的新型催化剂。夏佳等以丙酸和正戊酸味原料，用固载杂多酸盐TiSiW12O40/TiO2催
第九章 相转移催化反应
第九章相转移催化反应 1968年由STARKS提出，并于1971年在《美国化学会志》上发表有关论文后被公认。 相转移催化法是指，通过某种催化剂，引起或加速两种在不同相中的反应物进行反应的方法。 9.1问题的提出 在有机反映体系中经常出现有两相互不相溶的情况，两相的界面很小。 例1-BrC8H17 + NaCN 1-CN C8H17 + NaBr 1-溴壬烷不溶于水，而氰化钠是水溶性的，这是两种互不相溶的物质。有人曾做过这样的实验，将反应物加热至沸腾，并不断地搅拌，14天后，壬腈的含量仍然是0。 对于这种情况，有几种解决的方法：（A）在传统上使用高速搅拌（1000转/分以上）；（B）加上共溶剂，使之变成均相。但着两种方法都不很理想。（A）速度到则能耗大，切易乳化，使产物不易分离；（B）耗溶剂，回收溶剂时同样需要消耗能量，而且手续麻烦。 那么能否找到一种物质可以使-CN进入有机相呢？有，而且还不少，这就是相转移催化剂，它本身在反应中不变，只是把-CN从水相转移到了油相，这种反应称相转移催化反应（Phase Transfer Catalyzed Reaction,PTC）。 搅拌1.8小时 1-BrC8H17 + NaCN 1-CN- C8H17 + NaBr Bu3P+(C16H33)Br-(三丁基十六烷基溴化磷) 反应结果，产率为99%。由此可见相转移催化的作用有多大。 9.2原理 我们将前面的季磷盐用Q+Br- 来表示。可以写出以下示意式： 水相：Q+Br- + NaCN Q+CN- + NaBr 界面 油相：Q Br + RCN 从此可以看出，在反映过程中，Q是没有消耗的。 此方法与共溶剂不同，在此同样是存在两相，催化剂用得很少，一般在5%
相转移催化在有机合成中的应用
相转移催化在有机合成中的应用 摘要：本文介绍了相转移催化的优点，相转移催化剂的种类以及在有机合成反应中的应用。主要介绍了相转移催化在亲核取代反应、亲核烃基化反应、烯烃与氢卤酸的加成反应、消去反应以及利用Hofmann重排制备异氰酸酯反应。 关键词：相转移催化，有机合成 Phase Transfer Catalysis in Organic Synthesis Abstract: This article describes the advantages of phase transfer catalysis, phase transfer of the type of catalyst, as well as in organic synthesis reactions. The phase transfer catalysis in nucleophilic substitution reactions, nucleophilic alkylation, the olefin and hydrohalic acid addition reaction, elimination reaction and the preparation of isocyanate-reactive using Hofmann rearrangement. Key words: Phase Transfer Catalysis, Organic Synthesis 1相转移催化简介 相转移催化作用是指一种催化剂能加速或者能使分别处于互不相溶的两种溶剂（液－液两相体系或固－液两相体系）中的物质发生反应。反应时，催化剂把一种实际参加反应的实体（如负离子）从一相转移到另一相中，以便使它与底物相遇而发生反应。相转移催化是20世纪六十年代后期出现的一项技术相转移催化的方法，不需要特殊的仪器设备，也不需要价格昂贵的无水溶剂或非质子溶剂。并且反应条件温和，操作简便，副反应少，选择性高，利用相转移催化，能使许多在一般条件下反应速度很慢或不能进行的反应，大大提高反应速度而顺利进行。相转移催化在烃基化、亲核取代、消大以及氧化还原等各种类型的有机反应中都有养广泛的应用。因此相转移催化力一法在科研和化工生产中越来越受到重视，应用范围不断扩大，在有机合成中显露出重大的重大的意义[1]。 2相转移催化的优点 （1）反应条件温和，不再需要昂贵的无水溶剂或非质子溶剂，可以用廉价、非毒性、能回收的溶剂。 （2）反应温度降低，减少能耗，节约能源。
实验八相转移催化法制备dl-扁桃酸
实验八相转移催化法制备dl－扁桃酸 dl－扁桃酸(Mandelic acid) 又名苦杏仁酸、苯乙醇酸、α－羟基苯乙酸等。它是重要的化工原料，在医药工业中主要用于合成血管扩张药环扁桃酸酯、滴眼药羟苄唑等。以往多由苯甲醛与氰化钠加成得腈醇（扁桃腈）再水解制得。该法路线长，操作不便，劳动保护要求高。采用相转移二氯卡宾法一步反应即可制得，既避免了使用剧毒的腈化物，又简化了操作，收率亦较高。 一、目的与要求 1、了解相转移催化反应的原理以及在药物合成中的应用。 2、掌握相转移催化剂的制备及后处理技术。 3、熟悉相转移二氯卡宾法制备扁桃酸的实验操作技术。 二、实验原理 在药物合成中常遇到水相和有机相参与的非均相反应，这些反应速度慢、收率低、条件苛刻、有些甚至不发生反应、回收和后处理麻烦，而且不能适合所有的反应。1965年，MaKasza 首先发现鎓类化合物具有使水相中的反应物转入有机相中的性质，从而加快了反应速率，提高了收率，简化了操作，并使一些难以进行的反应顺利完成，从而开辟了相转移催化这一新的合成方法。近20年来，相转移催化技术在药物合成中的应用日趋广泛。 常用的相转移催化剂主要有两类，即季铵盐类和冠醚类。 本实验采用季铵盐（TEBA）为相转移催化剂。其原理是，在50％的水溶液中加入少量的相转移催化剂和氯仿，季铵盐在碱液中形成季铵碱而转入氯仿层，继而季铵碱夺去氯仿中 的一个质子而形成离子对（R 4N+·CCl- 3 ），然后发生α-消除和成二氯卡宾：CCl 2 ，二氯 卡宾是非常活泼的中间体，能与多种官能团发生反应生成各类化合物，其中与苯甲醛加成生成环氧中间体，再经重排、水解得到dl－扁桃酸。 反应式如下 R 4N+Cl-+ NaOH?R 4 N+OH-+ NaCl 水相水相油相水相 R 4N+OH-+ CHCl 3 ?R 4 N+CCl- 3 ?：CCl 2 + R 4 N+Cl- 油相油相油相油相水相本品为白色斜方片状结晶，熔点为119℃，相对密度1.30，易溶于水、乙醇、乙醚、异丙醇等，长期露光则分解变色。 三、实验主要药品
扁桃酸及其类似物合成的相转移催化剂筛选
应用与开发 扁桃酸及其类似物合成的相转移 催化剂筛选 郑 清 (盐城工学院海洋系,江苏盐城224003) 摘要:以芳香醛和氯仿为原料,经相转移催化反应合成扁桃酸及其类似物。考察了在相同的反应温度,反应时间,催化剂用量,反应物配比,不同催化剂对反应收率的影响。发现四丁基氯(溴)化铵催化合成产率最高。关键词:有机合成;相转移催化剂;扁桃酸;类似物;筛选 中图分类号:TQ245.2+6 文献标识码:A 文章编号:1002-1116(2004)03-0043-02 扁桃酸又名苦杏仁酸,具有强抑菌作用,可作为治疗尿路感染的消炎药物和某些药物合成的中间体,扁桃酸传统的制备方法是通过羟基苯乙腈C 6H 5CH(OH)C N 和 , -二氯苯乙酮的水解来制备的,这2种方法合成路线较长,且前一种方法还需使用剧毒的氰化钠,生产上不够安全,而采用相转移催化法合成扁桃酸及其类似物,既可避免使用剧毒物质,又具有反应条件温和,产率较高等优点。德国的Merz 于1974年报道了芳香醛和氯仿为原料采用相转移催化反应合成扁桃酸及其两个类似物(对甲基扁桃酸和对甲氧基扁桃酸)[1,2] ,从而提供了合成扁桃酸及其类似物的方便路线。文献报道仅有以氯化苄基三乙铵(TEB A)作相转移催化剂制取扁桃酸[3,4] ,而未见用其它相转移催化剂的报道[5,6] 。本文主要研究不同的相转移催化剂对合成扁桃酸及其类似物的产率的影响。 合成扁桃酸及其类似物的反应式: ArC H O+CHCl 3 NaOH P T C H + ArC H COO H 反应历程为: CHCl 3 Na OH CCl 2 Ar C HO Ar CH Cl O Cl 重排 ArCHCOCl OH - H + ArCH OH COOH 1 实 验 1.1 试剂 苯甲醛(AR),对氯苯甲醛(AR),对甲基苯甲醛(AR),对甲氧苯甲醛(AR),氯仿(AR),氢氧化钠(AR),乙醚(AR),甲苯(AR),硫酸(AR),无水硫酸钠(AR),四丁基氯化铵(AR),四丁基溴化铵(AR),氯化苄基三乙铵(自制),辛基酚聚氧乙烯醚,聚乙二醇。 1.2 实验步骤 在装有搅拌器,温度计和回流冷凝管及滴液漏斗的250mL 三口烧瓶中,加入6.8mL(0.067mol)苯甲醛,适量(0.005mol)相转移催化剂,12mL(0.15mol)氯仿,在搅拌下慢慢加热反应液,当温度达到56!以后,慢慢有13g NaOH 溶于13mL 水的溶液(质量分数50%),滴加的过程需维持在56~65!之间,或稍高,但不得超过65!,滴加碱液的时间约1.5~2h,滴加完,在搅拌下继续反应约2h,停止反应后,静止冷却,加适量水,使瓶内白色沉淀恰好溶解;用乙醚萃取两次除去未反应物,残液用50%硫酸酸 第32卷第3期2004年6月 江苏化工 Ji angsu Che mical Industry Vol.32No.3 Jun.2004 收稿日期:2004-02-10 作者简介:郑清(1971-),女,江苏苏州人,讲师,在职硕士生,主要从事有机化学、生物化学等学科教学。电话:0515-*******,139********。
相转移催化技术原理及应用
相转移催化技术原理及应用 摘要:介绍了相转移催化技术的基本原理, 分别讨论了液一液相转移催化反应、固一液相转移催化反应和三相催化反应的特点。着重记述了近年来相转移催化技术在医药工业和化工中的应用进展。采用相转移催化技术具有操作简便、反应条件温和、收率高、质量好等优点, 对于工业生产进行工艺技术改进、降低生产成本, 具有重要现实意义。 关键词：相转移催化技术、原理、医药工业、化工、应用进展 相转移催化反应( 简称PTC 反应) 是20 世纪60 年代发展起来的一种异相反应的新理论和方法。它能使采用传统方法难以实现的异相反应顺利进行，能够加快反应速率，降低反应温度，改变反应的选择性，抑制副反应发生。同时相转移催化反应无需使用价格昂贵的无水溶剂或非质子溶剂，且对碱的要求低，可以使用碱金属、碱土金属氧化物的水溶液。因此该技术的研究和应用得到了迅速发展。现在，相转移催化技术已经应用到了化学合成的绝大多数领域，涉及到医药、农药、香料、造纸、化工、制革、高分子材料等重要领域［1 ］。 1、相转移催化反应的原理 相转移催化反应虽然涉及的各种类型化学反应很多, 但概括起来可分为三大类: 液一液相转移催化、固一液相转移催化和三相催化。 1.1 固一液相转移催化 在固－液相转移催化反应中，应用较多的络合剂主要有冠 醚、穴醚和聚乙二醇类等，其中工业上使用较多的为价格低廉的聚乙
二醇等两亲类化合物。聚乙二醇是一类大众化工产品，结构呈螺旋构象它的催化机理与冠醚等的催化机理相似，均为通过氧原子与金属阳离子络合，将活性阴离子带入有机相，从而达到相转移催化的目的。聚乙二醇的自动活动的链可以形成与冠醚类似的环，且不受孔穴大小的限制，因此是理想的冠醚取代物，得到了广泛的应用。 1.2 液一液相转移催化 液－液相转移催化反应是在一个互不混溶的两相系统中进行。其中一相( 一般为水相) 为碱或含起亲核试剂作用的盐类，另一相为有机相，其中含与上述盐类起反应的作用物。在加入相转移催化剂后，这些物质中的阳离子是亲油性的，既溶于水相也溶于油相。当在水相中碰到分布在其中的盐类时，水相中过剩的阴离子便与相转移催化剂中的阴离子进行交换。因此，通常的相转移催化反应过程至少包括两个步骤: 一种反应物从本相转移至另一相；转移的反应物与没有转移的反应物发生反应。在相转移催化剂机理中，亲核取代反应发生在有机相，并且是控制步骤。 1.3 三相催化 为了解决相转移催化剂回收难、价格高的问题,近年来发展了一种新的相转移催化法: 三相催化反应, 将相转移催化剂连接在聚合物载体上, 它是一种不溶水也不溶于有机相的固体高分子, 因此称为三相催化剂, 也称聚合物催化剂。此法的显要优势是催化剂可定量回收, 干燥后活性不受影响, 可重复使用, 因此该领域研究开发的时间不长, 但发展很快, 并积累了大量的理论和实践经验, 在选择和
扁桃酸的制备
扁桃酸的制备 【实验目的】 1. 通过扁桃酸的合成进一步了解相转移催化反应。 2. 进一步认识卡宾的形成和反应。 【实验原理】 扁桃酸有名苦杏仁酸，是有机合成的中间体，也是口服治疗尿路感染的药物。他含有一个手性碳原子，化学方法合成得到的是外消旋体。用旋光性的碱如麻黄素可拆分为具有旋光性的组分。 扁桃酸传统上可用扁桃腈[C6H5CH(OH)CN]和α，α-二氯苯乙酮(C6H5COCHCl2)的水解来制备，但反应合成路线长、操作不便且欠安全。本实验采用相转移催化反应，一步可得到产物，显示了PTC 反应的优点。反应式如下： +C 6H 5CH O CHCl 3C 6H 5CHCO 2H OH *H + 反应机理一般认为是反应中产生的二氯卡宾与苯甲醛的羰基加成，再经重排及水解生成扁桃酸： C 6H 5CH O C 6H 5H C O Cl Cl C 6H 5CHCOCl Cl C 6H 5CHCO 2H OH 2OH -+ 【药品】 苯甲醛(新蒸)、氯仿、TEDA 、氢氧化钠、乙醚、硫酸、甲苯、无水硫酸钠、无水乙醇。 【实验装置图】
【实验步骤】 在50 mL装有搅拌器[1]、回流冷凝管和温度计的三颈烧瓶中，加入3.0 mL(3.15g，0.03 mol)苯甲醛、0.3 gTEBA和6 ml氯仿。开动搅拌，早水浴加热，带温度上升至50~60℃，字冷凝管上口慢慢滴加由5.7 g氢氧化钠和5.7 mL水配置的50%的氢氧化钠溶液[2]。滴加过程中控制反应温度在60~65℃，约需45 min 加完。加完后，保持此温度继续搅拌1 h[3]。 将反应液用50 mL 水稀释，用20 mL 乙醚分2次萃取，合并萃取液，倒入指定容器待回收乙醚。此时水层为亮黄色透明状，用50%硫酸算话至PH为2~3后，再每次用10 mL乙醚萃取2次，合并酸化后的醚萃取液，用等体积的水洗涤1次，醚层用无水硫酸钠干燥。在水浴上蒸去乙醚，并用水泵减压抽滤净残留的乙醚[4],得粗产物约2 g。 将粗产物用甲苯-无水乙醇[5](8:1体积比)进行重结晶，趁热过滤，母液在室温下放置是结晶慢慢析出。泠却后抽滤，并用少量石油醚（30~60℃）洗涤促使其快干。产品为白色结晶，mp为118~119 ℃. 本实验约需8 h。 【注释】 [1][2]见实验七十二（7,7-二氧双环[4.1.0]）庚烷的制备）注释[2]和[3]。 [3] 此时可取反应液用试纸测其PH，应接近中性否则可适当延长时间。 [4] 产物在乙醚中溶解度大，应尽量可能抽净乙醚，冷却后即得固体粗产物。 [5] 亦可单独用甲苯重结晶（每克约需1.5 mL）。 【思考题】 1.本实验中，酸化前后两次用乙醚萃取的目的何在？
相转移催化剂
相转移催化剂 相转移催化剂（Phase transfer catalyst）简称PTC或PT，是20 世纪70 年代以来在有机合成中应用日趋广泛的一种新的合成技术。 1简介 在有机合成中常遇到非均相有机反应，这类反应的通常速度很慢，收率低，反应不完全的缺点。但如果用水溶性无机盐，用极性小的有机溶剂溶解有机物，并加入少量（0.05mol 以下）的季铵盐或季磷盐，反应则很容易进行，这类能促使提高反应速度并在两相间转移负离子的鎓盐，称为相转移催化剂。一般存在相转移催化的反应，都存在水溶液和有机溶剂两相，离子型反应物往往可溶于水相，不溶于有机相，而有机底物则可溶于有机溶剂之中。不存在相转移催化剂时，两相相互隔离，几个反应物无法接触，反应进行得很慢。相转移催化剂的存在，可以与水相中的离子所结合（通常情况），并利用自身对有机溶剂的亲和性，将水相中的反应物转移到有机相中，促使反应发生。 2催化机理 相转移催化反应一般属于两相反应，反应过程主要包括反应物从一相向另外一相的转移以及被转移物质与待转移物质发生化学反应。至今为止发展了多种不同的催化反应机理: 1.萃取机理 1971年，Starks就液-液相SN2亲核取代反应提出了著名的催化循环原理，奠定了相转移催化反应的理论基础。 以鎓盐相转移催化剂为例。鎓盐在水相及有机相均有一定的溶解度，按照溶解性不同分为以下两种循环模型： PTC在两相中分配，此时相转移是鎓盐把Y-从水相输送到有机相，然后鎓盐阳离子又把X-输送到水相 模型二中的相转移催化剂阳离子交换发生在界面上，PTC的作用是以离子对的形式反复萃取阴离子Y-进入有机相，不需要催化剂阳离子在两相中的转移 2.界面机理 3其他类型 三相相转移催化
酯的合成方法研究
酯的合成方法研究 羧酸酯是一类重要的化工原料 ,它的用途相当广泛 ,可用作香料、溶剂、增塑剂及有机合成的中间体；同时在涂料、医药等工业中也具有重要的使用价值[1]。作为液晶化合物最基本和最重要的中心桥键之一，酯基的合成具有十分重要的意义。在过去很长一段时间里，酯的合成主要是采用一些经典的方法，如酸催化、酰氯法、酯交化法等；随着对各种新的催化剂和有机反应机理的研究，出现了一些新颖的合成方法，如Mitsunobu 反应、Steglich 酯化法、CAN 催化法、Me 3SiCl 催化法、DBU 催化法等等[2]。对这些新的合成方法进行研究，有助于在实验室推广采用更简单、更有效、更温和的方法合成羧酸酯，并进一步实用于工业化生产。 一、经典酯化反应 1、酯化反应机理： 羧酸与醇在催化剂作用下生成酯。例如： CH 3COOH + HOC 2H 5 CH 3COOC 2H 5 + H 2O H 酯化反应是可逆反应。为了提高酯的产率，可采取使一种原料过量(应从易得、 价廉、易回收等方面考虑)，或反应过程中除去一种产物(如水或酯)。工业上生产乙酸乙酯采用乙酸过量，不断蒸出生成的乙酸乙酯和水的恒沸混合物(水6.1%，乙酸乙酯93.9%，恒沸点70.4℃)，使平衡右移。同时不断加入乙酸和乙醇，实现连续化生产[3]。 羧酸的酯化反应随着羧酸和醇的结构以及反应条件的不同，可以按照不同的机理进行。酯化时，羧酸和醇之间脱水可以有两种不同的方式： R C O O H HO R'R C OH H O O R' R ，R ’分别是烷基。(Ⅰ)是由羧酸中的羟基和醇中的氢结合成水分子，剩余部分结合成酯。由于羧酸分子去掉羟基后剩余的是酰基，故方式(Ⅰ)称为酰氧键断裂。(Ⅱ)是由羧酸中的氢和醇中的羟基结合成水，剩余部分结合成酯。由于醇去掉羟基后剩下烷基，故方式(Ⅱ)称为烷氧键断裂。 当用含有标记氧原子的醇(R 18OH)在酸催化作用下与羧酸进行酯化反应时，(Ⅰ) (Ⅱ)
酶催化拆分及合成重要手性中间体扁桃酸的研究进展
酶催化拆分及合成重要手性中间体扁桃酸的研究进展1 张国艳 吉林大学化学学院，长春（130026） E-mail：gabrilla@https://www.360docs.net/doc/3318250305.html, 摘要：光学活性扁桃酸是市场潜力巨大的药物和精细化工中间体。利用酶催化反应的底物、立体、位点和区域选择性，将化学合成的前体或外消旋衍生物转化为单一光学活性产物，反应条件温和、选择性强、副反应少、产率高、产品光学纯度高及无污染，较化工合成有明显的优势，因而开发酶催化反应已成为国际上研究的新热点。本文结合国内外的研究，对用生物催化剂酶进行拆分及合成手性中间体扁桃酸的研究现状和发展趋势进行了论述。 关键词：生物催化剂；手性中间体；扁桃酸；酶；合成；拆分 中图分类号：O643.3，Q814.9 文献标识码：A 随着世界生物化工的快速发展，手性技术已成为当今有机化学的研究热点。应用手性技术的最多的是制药领域，包括手性药物制剂，手性原料和手性中间体。对手性药物而言，通常并非两种异构体均具有相同的药理特性，而药物的立体化学特性会影响其药效或产生毒性，因此直接合成光学纯的单一对映体或者对化学合成的消旋手性药物进行拆分，就显得十分重要。 扁桃酸，又称作苦杏仁酸或苯羟乙酸，主要用于医药工业，可以合成医药环扁桃酯、扁桃酸乌洛托品、扁桃酸苄酯等。环扁桃酯是一种疗效显著的血管扩张剂；扁桃酸乌洛托品用于细菌性尿路感染杀菌剂消炎药物；扁桃酸苄酯是一种镇痉药物。光学拆分所得到的右旋和左旋扁桃酸大部分用作光学拆分剂，在美国抗生素头孢孟多中大量使用。随着应用研究不断深入，扁桃酸及其衍生物许多新的用途被开发出来，目前国际市场上扁桃酸需求约以年均10 ％左右速度增长，尤其是单一性化合物需求增长速度更快，成为热点的精细化工中间体。 生物催化的发展可以满足制药领域对于光学活性化合物的日益增长的需求，它可以降低化学原料的消耗、减少污染，是真正的绿色化学。酶催化是生物催化中重要的工具之一，酶法转化、拆分、合成手性药物及精细化工品是现代酶工程的热点。利用酶催化反应的底物、立体、位点和区域选择性，将化学合成的前体或外消旋衍生物转化为单一光学活性产物，反应条件温和、选择性强、副反应少、产率高、产品光学纯度高及无污染，较化工合成有明显的优势[1-3]。作为一种特殊的催化剂，酶正越来越受到人们的重视。下面以扁桃酸为例，重点介绍酶催化在手性中间体的拆分及合成方面的应用。 1. 外消旋扁桃酸的酶法拆分 化学方法合成得到的扁桃酸往往都是外消旋体，需要进一步进行拆分，才能得到光学纯的单一对映体。化学拆分法主要是通过形成非对映体盐来进行，并且大多需要手性试剂，成本较高，不适合大规模的工业化生产。外消旋扁桃酸的酶法拆分主要集中在用脂肪酶或腈酶来进行拆分，拆分的最高收率一般不超过50%。为了将另一对映体转化为目的产物，需要进行消旋化和循环拆分，该方法相对复杂。 1.1 脂肪酶 脂肪酶来源丰富，价格较低，且稳定性好，因此在酶催化反应中用途很广，这一点也体 1本课题得到国家自然科学基金 (批准号: 20672045, 30570405) 和第三十八批国家博士后资助基金 (批准号: 801050321413)的资助。
苯乙醇酸(苦杏仁酸)的合成及拆分
实验名称：（±）- 苯乙醇酸（苦杏仁酸）的合成及 拆分 一、实验目的 1.了解（±）-苯乙醇酸的制备原理和方法。 2.学习相转移催化合成基本原理和技术。 3.巩固萃取及重结晶操作技术。 4、了解酸性外消旋体的拆分原理和实验方法。 二、实验原理 苯乙醇酸（学名）（俗名是扁桃酸Mandelic acid,又称苦杏仁酸）可作医药中间体，用于合成环扁桃酸酯、扁桃酸乌洛托品及阿托品类解痛剂；也可用作测定铜和锆的试剂。 本实验利用氯化苄基三乙基铵作为相转移催化剂，将苯甲醛、氯仿和氢氧化钠在同一反应器中进行混合，通过卡宾加成反应直接生成目标产物。需要指出的是，用化学方法合成的扁桃酸是外消旋体，只有通过手性拆分才能获得对映异构 反应式为： 反应中用氯化苄基三乙基铵作为相转移催化剂：
通过一般化学方法合成的苯乙醇酸只能得到外消旋体。由于（±）-苯乙醇酸是酸性外消旋体，故可以用碱性旋光体做拆分剂，一般常用（-）-麻黄碱。拆分时，（±）-苯乙醇酸与（-）-麻黄碱反应形成两种非对映异构的盐，进而可以利用其物理性质（如：溶解度）的差异对其进行分离。 反应式为： 三、基本操作训练：（含仪器装置和主要流程） 减压蒸馏操作及分水装置的操作和应用 【操作步骤】
合成 1、依次向25mL圆底烧瓶中加入3mL苄氯，3.5mL三乙胺，6mL苯，加几粒沸石后，加热回 流1.5h后冷却至室温，氯化苄基三乙基铵即呈晶体析出，减压过滤后，将晶体放置在装有无水氯化钙和石蜡的干燥器中备用。 2、在250mL三颈烧瓶上配置搅拌器、冷凝管、滴液漏斗和温度计。依次加入2.8mL苯甲醛、5mL氯仿和0.35g氯化苄基三乙基铵，水浴加热并搅拌。当温度升至56℃时，开始自滴液漏斗中加入35mL 30%的氢氧化钠溶液，滴加过程中保持反应温度在60-65℃，约20min 滴毕，继续搅拌40min，反应温度控制在65-70℃。反应完毕后，用50mL水将反应物稀释并转入150mL的分液漏斗中，分别用9mL乙醚连续萃取两次，合并醚层，用硫酸酸化水相至pH=2-3，在分别用9mL乙醚连续萃取两次，合并所有醚层并用无水硫酸镁干燥，水浴下蒸除乙醚即得扁桃酸粗品。将粗品置于25mL烧瓶中，加入少量甲苯，回流。沸腾后补充甲苯至晶体完全溶解，趁热过滤，静置母液待晶体析出后过滤。（±）-苯乙醇酸的熔点为120-122℃。 拆分 1．麻黄碱的制备：称取4g市售盐酸麻黄碱，用20mL水溶解，过滤后在滤液中加入1g氢氧化钠，使溶液呈碱性。然后用乙醚对其萃取三次（3×20mL），醚层用无水硫酸钠干燥，蒸除溶剂，即得（-）-麻黄碱。 2．非对映体的制备与分离：在50mL圆底烧瓶中加入2.5mL无水乙醚、1.5g（±）-苯乙醇酸，使其溶解。缓慢加入（-）-麻黄碱乙醇溶液（1.5g麻黄碱与10mL乙醇配成），在85-90℃水浴中回流1h。回流结束后，冷却混合物至室温，再用冰浴冷却使晶体析出。析出晶体为（-）-麻黄碱-（-）苯乙醇酸盐，（-）-麻黄碱-（+）苯乙醇酸盐仍留在乙醇中。过滤即可将其分离。 3、（-）-麻黄碱-（-）苯乙醇酸盐粗品用2mL无水乙醇重结晶，可得白色粒状纯化晶体。熔点166-68℃。将晶体溶于20mL水中，滴加1mL浓盐酸使溶液呈酸性，用15mL乙醚分三次萃取，合并醚层并用无水硫酸钠干燥，蒸除有机溶剂后即得（-）苯乙醇酸。熔点 131-133℃，（c=2.5，H2O） （-）-麻黄碱-（+）苯乙醇酸盐的乙醇溶液加热除去有机溶剂，用10mL水溶解残余物，再滴加浓盐酸1mL使固体全部溶解，用30mL乙醚分三次萃取，合并醚层并用无水硫酸钠干燥，蒸除有机溶剂后即得（+）苯乙醇酸。熔点131-134℃，（c=2.8，H2O）。 四、实验关键及注意事项 1、取样及反应都应在通风橱中进行。