一锅法合成2-苯基丙酸的方法技术

本发明专利技术公开了一种一锅法合成2‑苯基丙酸的方法，所用装置包括依次相连的反应瓶、收集瓶、尾气吸收瓶，包括以下步骤：1)、甲基化反应：在反应瓶中加入苯乙腈和醇钠，在尾气吸收瓶中装有二氧化碳吸收剂；控制反应瓶的温度为140～200℃，然后向反应瓶中缓慢滴加碳酸二甲酯，反应瓶中蒸出的气液混合物进入收集瓶中；气液混合物中的气体通过收集瓶后被排入尾气吸收瓶内；碳酸二甲酯滴加完毕后，将收集瓶中的蒸出液取出，蒸馏除去甲醇后再滴入到反应瓶，重复上述操作；2)、在反应瓶中加入水进行水解反应，最终得2‑苯基丙酸。采用该法合成2‑苯基丙酸，具有反应条件适宜、三废少、生产成本低的特点。

One-pot synthesis of 2-phenylpropionic acid

The invention discloses a one-pot method for synthesizing 2 phenylpropionic acid. The device used includes a sequentially connected reaction bottle, a collection bottle and a tail gas absorption bottle, including the following steps: 1) methylation reaction: adding phenylacetonitrile and sodium alcohol in the reaction bottle, filling the tail gas absorption bottle with a carbon dioxide absorbent; controlling the temperature of the reaction bottle from 140 to 200 degrees Celsius, and then slowing down to the reaction bottle. Dropping dimethyl carbonate, the vapor-liquid mixture steamed from the reaction bottle enters the collection bottle; the gas in the vapor-liquid mixture is discharged into the tail gas absorption bottle through the collection bottle; after the addition of dimethyl carbonate, the vapor in the collection bottle is taken out, the methanol is removed by distillation, and then dripped into the reaction bottle to repeat the above-mentioned operation; 2) adding water to the reaction bottle for hydrolysis reaction, and finally, adding water to the reaction bottle. 2 phenylpropionic acid was obtained. 2 -phenylpropionic acid was synthesized by this method, which has the characteristics of suitable reaction conditions, less waste and low production cost.

【技术实现步骤摘要】
一锅法合成2-苯基丙酸的方法
本专利技术涉及一种一锅法合成2-苯基丙酸的方法。
技术介绍
2-苯基丙酸，结构式如式1所示，广泛应用于医药、香料和农药的合成。当前，工业上生产2-苯基丙酸主要通过苯乙腈经甲基化、水解反应制得。文献(Synthesis,2018,50(15):2878-2886.)以苯乙腈为原料，碘甲烷为甲基化试剂，在二异丙基氨基锂的催化下合成了2-苯基丙腈，然后在氢氧化钠水溶液下水解，再酸化得到产物2-苯基丙酸，收率为90％，该工艺采用了剧毒的甲基化试剂碘甲烷，并且产生了卤盐固废。文献(中国医药工业杂志,1991(1):2-4.)则以硫酸二甲酯为甲基化试剂，在氢氧化钠和四丁基溴化铵的催化下，室温下反应4h，生成2-苯基丙腈，收率为72％。2-苯基丙腈水解即可得到2-苯基丙酸。该工艺采用了剧毒的硫酸二甲酯试剂，并容易产生二甲基化副产物。文献(OrganicSyntheses.JohnWiley&Sons,Inc.2003:169-175.)以碳酸二甲酯为甲基化试剂，将苯乙腈、碳酸二甲酯、碳酸钾按照摩尔比1:16.4:2.1混合后，在高压釜中加热到180℃，反应18h，蒸出过量的碳酸二甲酯后，在10wt％氢氧化钠水溶液中水解，盐酸酸化得到2-苯基丙酸，收率93％。该工艺使用了绿色环保的碳酸二甲酯甲基化试剂，碳酸二甲酯(b.p.90℃)在较低的温度下(小于90℃)发生甲氧羰基化反应，在高温下(大于120℃)发生甲基化反应，因此需要使用高压设备，设备要求较高。专利CN105753685A将苯乙腈与碳酸二甲酯、甲醇钠混合后以甲苯为溶剂，在60℃下反应1h，得到α-氰基苯乙酸甲酯，再在35℃下缓慢滴加硫酸二甲酯，得到α-氰基-α-甲基苯乙酸甲酯，然后在110℃下，在液碱中水解、脱羧、硫酸酸化，得到2-苯基丙酸，收率为92％。即，该方法采用苯乙腈与碳酸二甲酯先甲氧羰基化，再和硫酸二甲酯甲基化，在水解得到目标产物2-苯基丙酸。反应方程式如式2所示，使用该工艺，可以在常压下进行甲基化反应，但是反应步骤长，并且需要用到剧毒的硫酸二甲酯。当前生产2-苯基丙酸的工艺，存在固废多、反应步骤长、操作麻烦、成本较高的缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种制备2-苯基丙酸的方法，该法具有反应条件适宜、三废少、生产成本低的特点。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种一锅法合成2-苯基丙酸的方法，所用装置包括依次相连的反应瓶、收集瓶、尾气吸收瓶，包括以下步骤：1)甲基化反应：①、在反应瓶中加入苯乙腈和醇钠，在尾气吸收瓶中装有二氧化碳吸收剂；②、控制反应瓶的温度为140～200℃，然后向反应瓶中缓慢滴加碳酸二甲酯，反应瓶中蒸出的气液混合物(包括碳酸二甲酯、甲醇、CO2)进入收集瓶中；气液混合物中的气体通过收集瓶后被排入尾气吸收瓶内(即，CO2被二氧化碳吸收剂吸收)；碳酸二甲酯滴加完毕后，将收集瓶中的蒸出液(馏分，主要成分为碳酸二甲酯和甲醇)取出，蒸馏除去甲醇；③、将上述蒸馏除去甲醇后的所得物(即，碳酸二甲酯)再滴入(滴加时间同上述步骤②)到反应瓶中，重复上述步骤②；即，以上述蒸馏除去甲醇后的所得物替代碳酸二甲酯重复上述步骤②；反应时间为6～10h(即步骤②的滴加时间与步骤③的若干次的重复滴加时间之和为6～10h)；苯乙腈与醇钠的摩尔比为1:1.05～1.5，碳酸二甲酯用量为苯乙腈摩尔量的1.5～3倍，2)水解反应：在反应瓶中加入水，从而将醇钠转化为氢氧化钠；升温至80～100℃，进行水解反应，反应时间为4～8h，所述水：醇钠＝3～30：1的摩尔比；注：上述水解反应的产物为2-苯基丙酸钠；反应结束后，在反应瓶中加入盐酸，盐酸：醇钠＝1.1～1.4：1的摩尔比，从而析出油状物；经萃取后取油相，减压蒸馏(20mmHg，收集150～160℃的馏分)，得到2-苯基丙酸。作为本专利技术的一锅法合成2-苯基丙酸的方法的改进：步骤②中缓慢滴加碳酸二甲酯的时间为1～3小时。作为本专利技术的一锅法合成2-苯基丙酸的方法的进一步改进：步骤1)中，醇钠为甲醇钠、乙醇钠、正丙醇钠、叔丁醇钠。作为本专利技术的一锅法合成2-苯基丙酸的方法的进一步改进：步骤2)中，采用1,2-二氯乙烷进行萃取。作为本专利技术的一锅法合成2-苯基丙酸的方法的进一步改进：步骤1)中，二氧化碳吸收剂是质量浓度为30±5wt％氢氧化钠水溶液。本专利技术所用的反应装置如图1所示，反应方程式如式3所示：甲基化反应：水解反应：在甲基化反应中，反应生成了2-苯基丙腈、甲醇、CO2；2-苯基丙腈被留在反应瓶内；甲醇、CO2以及未参与反应的碳酸二甲酯进入收集瓶内；甲基化反应的反应温度为140～200℃；本专利技术采用的是苯乙腈与碳酸二甲酯直接甲基化，再水解得到目标产物2-苯基丙酸。本专利技术的反应不需要使用高压釜的原因在于，往高温的苯乙腈(140～200℃)与醇钠(例如甲醇钠)的体系中缓慢滴入碳酸二甲酯，部分碳酸二甲酯在此高温下与苯乙腈甲基化生成2-苯基丙腈，未参与反应的碳酸二甲酯则与反应副产物甲醇和二氧化碳蒸出反应体系；因为设定的反应温度低于苯乙腈(230℃)和2-苯基丙腈(240℃)的沸点，高于甲醇(65℃)和碳酸二甲酯(90℃)的沸点，蒸出的碳酸二甲酯和甲醇通过蒸馏除去甲醇后，继续加入到反应器中，直至反应结束。本专利技术的2-苯基丙酸的制备法，常压操作，用醇钠作催化剂，用碳酸二甲酯作甲基化试剂；水解试剂共用了甲基化反应的碱催化剂，一锅内完成了甲基化与水解反应，较好解决了操作步骤多、试剂毒性大、使用高压设备等缺点，且具较好的环保、安全和经济性。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细说明。图1为本专利技术所用的一锅法合成2-苯基丙酸的方法的装置图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行进一步描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于此：本专利技术所用装置如图1所示，包括依次相连的反应瓶、收集瓶、尾气吸收瓶。实施例1、一种一锅法合成2-苯基丙酸的方法，依次进行以下步骤：步骤1)、甲基化反应：在反应瓶中加入58.5g(0.5mol)苯乙腈、31.3g(0.58mol)甲醇钠，尾气吸收瓶中加入30wt％的氢氧化钠水溶液100ml。反应升温至180℃(即，控制反应瓶的温度为180℃)，向反应瓶内缓慢滴加90g(1mol)碳酸二甲酯(滴加时间为2h)，马上有液体蒸出和气体(CO2)产生，在收集瓶中收集蒸出液(主要成分为碳酸二甲酯和甲醇)，气体(CO2)通过收集瓶进入尾气吸收瓶被氢氧化钠溶液吸收。碳酸二甲酯滴加完毕后，取出收集瓶内的蒸出液，蒸馏除去蒸出液中的甲醇后所得为碳酸二甲酯，将其继续滴入(滴加时间同上)反应瓶中，重复上述操作，重复3次，即，共反应8h后，停止反应。步骤2)水解反应：在反应瓶中加入135g(7.5mol)水，将甲醇钠转化为氢氧化钠，升温至95℃，反应6h后，停止反应。反应瓶降温至室温，加入58ml36.5wt％浓盐酸(含有氯化氢0.7mol)，有油状物析出，加入50ml1,2-二氯乙烷萃取后，取油相(位于上层)，在20mmHg下减压蒸馏，收集150～160℃的馏分，得到产品2-苯基丙酸63.2，收率为84.2％，纯度为99wt％。实施例2～9、改变实施例1中步骤1)的苯乙腈、甲醇钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一锅法合成2‑苯基丙酸的方法，所用装置包括依次相连的反应瓶、收集瓶、尾气吸收瓶，其特征是包括以下步骤：1)甲基化反应：①、在反应瓶中加入苯乙腈和醇钠，在尾气吸收瓶中装有二氧化碳吸收剂；②、控制反应瓶的温度为140～200℃，然后向反应瓶中缓慢滴加碳酸二甲酯，反应瓶中蒸出的气液混合物进入收集瓶中；气液混合物中的气体通过收集瓶后被排入尾气吸收瓶内；碳酸二甲酯滴加完毕后，将收集瓶中的蒸出液取出，蒸馏除去甲醇；③、将上述蒸馏除去甲醇后的所得物再滴入到反应瓶中，重复上述步骤②；反应时间为6～10h；苯乙腈与醇钠的摩尔比为1:1.05～1.5，碳酸二甲酯用量为苯乙腈摩尔量的1.5～3倍，2)水解反应：在反应瓶中加入水，从而将醇钠转化为氢氧化钠；升温至80～100℃，进行水解反应，反应时间为4～8h，所述水：醇钠＝3～30：1的摩尔比；反应结束后，在反应瓶中加入盐酸，盐酸：醇钠＝1.1～1.4：1的摩尔比，从而析出油状物；经萃取后取油相，减压蒸馏，得到2‑苯基丙酸。

【技术特征摘要】
1.一锅法合成2-苯基丙酸的方法，所用装置包括依次相连的反应瓶、收集瓶、尾气吸收瓶，其特征是包括以下步骤：1)甲基化反应：①、在反应瓶中加入苯乙腈和醇钠，在尾气吸收瓶中装有二氧化碳吸收剂；②、控制反应瓶的温度为140～200℃，然后向反应瓶中缓慢滴加碳酸二甲酯，反应瓶中蒸出的气液混合物进入收集瓶中；气液混合物中的气体通过收集瓶后被排入尾气吸收瓶内；碳酸二甲酯滴加完毕后，将收集瓶中的蒸出液取出，蒸馏除去甲醇；③、将上述蒸馏除去甲醇后的所得物再滴入到反应瓶中，重复上述步骤②；反应时间为6～10h；苯乙腈与醇钠的摩尔比为1:1.05～1.5，碳酸二甲酯用量为苯乙腈摩尔量的1.5～3倍，2)水解反应：在反应瓶中加入水，从而将醇钠转化为氢氧化钠；升温至80～100℃，进...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新志，张哲明，阮诗想，钱超，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33