聚乙二醇催化合成取代苯氧乙酸

第3卷第6期现代农药Vol 3 No 62004年12月Modern agrochemicalsDec.2004研究与开发聚乙二醇催化合成取代苯氧乙酸张永华(首都师范大学化学系北京100037)摘要以水为溶剂,聚乙二醇-800为催化剂,苯酚的衍生物与氯乙酸在碱性条件下加热回流制备取代苯氧乙酸。当反应物的浓度是3.5mo,苯酚衍生物与氯乙酸的摩尔比是1:1.1,反应时间是1h,合成了5种取代的苯氧乙酸,都获得了高产率,其中,4-氯苯氧乙酸产率952%,2,4-二氯苯氧乙酸产率91.4%关键词氯代苯酚硝基苯酚氯乙酸聚乙二醇-800制备取代苯氧乙酸苯氧乙酸类化合物是医药、农药合成的中间体。中生成的氯化钠会以晶体析出,使产品杂质含量增20世纪60年代,4-氯苯氧乙酸就用来合成中枢神加,提纯困难。我们认为,以水为溶剂合成苯氧乙经兴奋药氯酯醒。苯氧乙酸类化合物对植物的生酸类化合物,仍然是可取的最简单的方法,产率低长发育都有强烈的生理活性,长期以来一直是重要的原因是溶剂化作用使苯氧负离子的亲核性减弱和的植物生长调节剂。它们在106-1035浓度范围内,碱性水溶液水解氯乙酸这两个主要因素。我们用常对植物的生长发育有促进作用,可以防止落花,增见的相转移催化剂进行实验,解决溶剂化问题,通加坐果率,缩短果实成熟期和改善果、蔬的品味。过控制反应物的pH值和混合速度,抑制氯乙酸的当它们的浓度增大到0.2%时,就会影响植物的新陈水解,收到了较好的效果。我们合成了4氯苯氧乙代谢,抑制细胞生长和组织分化,所以,它们又用酸、2,4二氯苯氧乙酸、4甲基-2-氯苯氧乙酸、2-作禾本科谷物中阔叶杂草的除莠剂甲基-4-氯苯氧乙酸、4-硝基苯氧乙酸和2-硝基苯氧据报道,合成苯氧乙酸类化合物分为有机溶剂乙酸,都荻得较高产率,分别为95.2%、91.4%、法和水溶剂法。有机溶剂法就是选用二氧六环、乙90.6%、884%、84.3%和78.7%。腈、NN-二甲基甲酰胺之类非质子型有机物为溶剂,使酚类、氯乙酸和固体碱在相转移催化剂存在1实验部分下合成取代苯氧乙酸2。这种反应是固液两相反1.1原料应,氯乙酸溶于有机溶剂,而苯酚与碱反应形成的氯乙酸,4氯苯酚,2,4二氯苯酚,4-甲基-2酚钠盐不溶,反应时间长。所用有机溶剂沸点比较氯苯酚、2甲基-4-氯苯酚、4硝基苯酚,碳酸钠和低,挥发性大,有毒有气味,影响工作环境。水溶氢氧化钠,以上原料为化学纯试剂。聚乙二醇(PEG剂法合成苯氧乙酸类化合物是使酚类、氯乙酸分别分子量分别为400,600,800。季铵盐,如十六烷与碱的水溶液作用,生成酚钠盐和氯乙酸盐,二者基三甲基溴化铵(1631),四丁基溴化铵①TBTA),混合加热完成反应。这是一个均相反应,反应时间甲基苄基氯化铵(TMDA),以上为分析纯试剂短,便于控制。水做溶剂,生产成本低,无毒无味,1.2反应式较溶剂法有明显的优势。但是,主要原料氯乙酸在反应中水解,造成产率低,例如,4氯苯氧乙酸产ONa CICH, COoN率仅74.7%4。为了解决这个问题,有人使反应在饱和的氯化钠溶液中进行,增加氯离子的浓度,抑dOCH, COONa NaCl制氯乙酸的水解,收到一定的效果。但是,反应收稿日期:2004-06-15作者简介:张永华(1948-),男,教授,主要研究方向是有机中间体和精细化学品的合成、天然高分子的改性现代农药第3卷第6期13实验方案使其亲核性减弱。加入聚乙二醇,它可以通过氢键第一步合成4氯苯氧乙酸,研究催化剂种类、和水作用,解除水对苯氧负离子的包围,加速了苯水的用量和原料配比对反应产率的影响,找出最佳氧负离子的亲核取代反应。实验表明PEG-800催化条件。第二步在最佳条件下合成几种取代苯氧乙酸。效果最佳。季铵盐也能起到催化作用,效果没有聚14实验操作乙二醇好,是因为季铵盐尤其是长链烷基的季铵盐称取氯乙酸104g(0.llmo)和无水碳酸钠与水分子的作用力较差,去除苯氧负离子的溶剂化58g80055mo,放入烧杯,加水25mL,使溶解作用不显著。对于催化剂聚乙二醇:00的用量我们滴液漏斗和水冷凝器的三口烧瓶中加入4-氯苯酗x做了一系列实验,表明其用量是反应物的2%~5%129g(0.1mo氢氧化钠40g(0lmo)加入35mL范围内效果好,超过5%,反应液浓度变稠,反应水使溶解。加入聚乙二醇8005g,加热使液体沸产率下降腾。由滴液漏斗滴加配制好的氯乙酸钠水溶液,在2.2水的用量30min加完,再回流反应30min。将反应液倒入烧此合成反应在碱性条件下进行,水是溶剂,但杯中,用浓盐酸酸化,至刚果红试纸变蓝,4氯苯也是氯乙酸水解反应的试剂。酚钠盐水解生成酚和氧乙酸呈白色固体析出。放置6-8h,使析出完全抽滤、水洗、烘干,获得4氯苯氧乙酸17.7之氢氧负离子。反应体系中水的用量越大,这种水解率952%作用越激烈,氢氧负离子浓度就越大,氯乙酸水解15产品分析的速度越快。同时水的用量大,使酚钠与氯乙酸钠产品用英国8100型数字熔点仪测定,几个化合的浓度相应变小,反应速度减慢,产率下降。另外物的熔点均与文献值相符,列于表4,括号中的数反应中每1mol氯乙酸消耗2mol碱,产物进行酸据是文献值。用FIS40f傅立叶红外光谱仪测定化时产生2mol氯化钠,溶剂太少氯化钠会呈晶体R,它们在1700-1725cm处都有尖的强吸收峰析出影响产品纯度。我们改变合成的总用水量,进(C=O),在2500~3000cm处都有宽的强吸收峰(OH,在1450-1600cm2之间有3个中强吸收峰行一系列实验,其结果列于表2苯环)。确定它们是取代的苯氧乙酸。表2反应物浓度对反应产率的影响实验号用水量mL)反应物浓度moM)反应产率%)2实验讨论91321催化剂种类和用量相转移催化剂又属于表面活性剂,它们可以降150低液体表面张力。亦可降低液液之间或液-固之间的界面张力,有利于不同类物质的相互扩散、相互从表2看出实验的用水量是60mL,即反应物作用。我们把常用的几种相转移催化剂用来催化这浓度是35mo时,产率最高个反应,按14的操作,合成4氯苯氧乙酸,其结2.3反应物的配比果见表1。反应中氯乙酸的水解是必然要发生的,氯乙酸表1聚乙二醇和季铵盐对反应产率的影响水解生成羟基乙酸,能溶于水,对产品没有影响催化剂PG40PEG60pBG-800无1631 TMBA TBTA如果酚类过量,产品中难于除去。使用过量的氯乙产率(%)85590495283384864872酸进行反应可以提高苯酚类的转化率,从而提高产从表1看出,添加聚乙二醇和季铵盐都能提高率。我们改变物料配比,按14操作进行一系列实验,其结果列于表3反应产率,聚乙二醇效果比季铵盐催化效果好。在水中酚类与氯乙酸在碱性条件反应,制取苯氧乙酸表3反应物的配料比对反应产率的影响类化合物,实际上是酚钠与氯乙酸钠的亲核取代反4-氯苯酚氯乙酸(摩尔比)产品产率(%)应,是均相反应。这里存在着苯氧负离子与氢氧负0l:01.2离子的亲核取代竞争。前者生成需要的产品,后者01:013使氯乙酸水解,反应产率下降。在这个反应中苯氧从表3看出,当4氯苯酚与氯乙酸的配比为负离子的亲核性应该比氢氧负离子的亲核性强,但1:1.1(摩尔比)时,产率基本上达到了顶点。加过由于苯氧负离子的溶剂化作用,水分子对它的包围量的氯乙酸于产率提高没有益处从生产成本考虑,2004年12月张永华:聚乙二醇催化合成取代苯氧乙酸这是一个最佳配比。获得高产率。24反应物结构对反应产率的影响我们在4氯苯氧乙酸的最佳条件下,按1.4操参考文献作,使氯乙酸分别与2,4二氯苯酚、4-甲基-2-氯苯1李振肃药物化学M北京;化学工业出版社,1981.3酚、2-甲基4氯苯酚、4-硝基苯酚反应,实验结果凹)李英俊,陈继畴.4氯苯氧乙酸的合成西北师范学院学报列于表4。1986,(2):47-49表4几种取代苯氧乙酸的合成产率[3]王玉周,王桂兰,李毅,等.双催化法合成芳氧基乙酸类化合物的原料产品产率(%)熔点C)研究.化学世界,1993,(2):62-644氯苯酚4氯苯氧乙酸952166156156541章思规,辛忠精细有机化工制备手册M.北京:科学技术文献24-二氯苯酚2,4二氯苯氧乙酸914140-141(140.5)出版社,1994.74甲基2氯苯酚4甲基2氯苯氧酸90.6138-139139)2-甲基4氯苯酚2甲基4氯苯氧酸884119-120120)5]郭奇珍.植物刺激剂化学[M].北京农业出版社,1982.124-硝基苯酚硝基苯氧乙酸84.3183-184(184)161 Lange N A. Handbook of Chemistry.13thed.M. McGraw-Hill BookCompany, Inc, New York从结果看,聚乙二醇-800用作酚的一般衍生物与氯乙酸反应的催化剂,制备取代的苯氧乙酸,都 Synthesis of Substituted Phenoxyacetic acids by能获得好的产率。但是,酚类本身的结构对反应产 PEG Catalyzing率有很大影响。这个反应是亲核取代反应,苯氧负Zhang Yonghua离子的碱性越强,其亲核性越强,反应越容易进行,(Department of Chemistry, Capital Normal University,产率越高。但是,苯环上连有吸电子基团使酚的酸Beijing 100037 China)性增加,其共轭碱-苯氧负离子的碱性减弱,发生亲Abstract: Substituted phenoxyacetic acids were prepared核取代反应能力下降。这里硝基吸电子作用比氯原子大,所以,得到不同产品产率如表4所列。from reaction of phenol derivatives and chloroacetic acid byPEG catalyzing in alkaline water. When the concentration of3结论mixture was 3.5 mol/L, the mole ratio of phenol derivatives andhloroacetic acid was 1: 1. I, and with refluxing Ih, the high在水中酚类与氯乙酸在碱性条件下反应,合成ield of products was obtained取代苯氧乙酸类化合物,聚乙二醇-800是较好的催化剂。当它的用量为反应物的2%~5%,反应物浓度Keywords: preparation; substituted phenoxyacetic acidPEG-800; phenol derivative是35moL,酚类与氯乙酸的配比为1:1.1(摩尔比),在搅拌下将氯乙酸钠水溶液滴加到酚钠盐水溶液中,回流反应1h,制备取代苯氧乙酸类化合物可以现代农药》主要栏目:专论与综述、研究与开发、创欢迎订阅2005年《现代农药》制与生测、分析与残留、环境与毒理、加工与复配、世界农《现代农药》是中国农药科技类重点刊物。刊号CN药、生物农药及药效试验等1639TQ(国内),ISSN1671-5284(国际)现代农药》是农药最新科技进展的前沿平台,适合于《现代农药》发行量大,影响面广,是美国化学文摘广大从事农药生产、科研、开发、教学、管理、销售、推CA)收录期刊( XNIOBL)、中国核心期刊(遴选)数据及应用等人员阅读。库收录期刊、中国学术期刊综合评价数据库统计源期刊和中现代农药》双月刊,全年订价36元;邮发代号28-304,文科技期刊数据库收录期刊。全国各地邮局均可订阅,也可直接向编辑部订现代农药》及时报道农药研究技术最新进展,密切关编辑部地址:南京市螺丝桥80号;邮编:210036注农药品种的最新动态,着力展示农药行业发展水平、促进电话:025-86581148;传真:025-8658114现代农药技术交流与进步。http://nyxd.chinajournal.netcn;Email;agrochem@263.net