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苯甲酰甲酸的制备方法与应用领域!


一、背景及概述


苯甲酰甲酸是一种无色或者淡黄色晶体,在常压下蒸馏分解,能溶于水、酸、醚和热的四氯化碳;可以用来合成多种医药和农药。苯甲酰甲酸经过氧化、氨化后可以制取α-氨基酸,用于合成具有生理活性的药物肽,用来防治高血压和心血管疾病。与氨、肼类的衍生物反应制取芳基三唑啉型和三嗪型化合物,用来作除草剂。通过与金属元素络合可以用作荧光材料的敏化剂和有机氧化反应的催化剂。此外,苯甲酰甲酸在生物体中还是合成某些重要激素的组成成分,这些激素可以调节机体中糖类的氧化进程进而保持体内脂肪和糖类的平衡。近年来,通过与金属元素络合,又发现它可以作为荧光材料的敏化剂和有机氧化反应的催化剂,更引起人们的重视,是一种很有前途的有机合成中间体。


二、应用


1、在制备医药中间体方面:以苯甲酰甲酸或其酯类作为原料,可直接合成几十种化学原药。苯甲酰甲酸酯是治疗胃和十二指肠溃疡药物奥芬溴铵的中间体。这些药物的生产工艺一般有两类,一类是苯甲酰 甲酸先与相应的醇成酯,再与Grignard试剂反应制备。例如胃酸胃溃疡用药胃长宁、治疗脑血管病抗栓用药环扁桃酯、治疗尿多尿频的解痉药尿多灵、抗胆碱药阿托品等。另一类则是苯甲酰甲酸先与相应的胺反应成酰胺,然后再环合制备,例如中枢神经兴奋药匹莫林、抗抑郁药米氮平等。


苯甲酰甲酸在医药方面另一个重要用途,是制备手性扁桃酸。化学合成的扁桃都是外消旋体,化学拆分或色谱拆分难度大、费用高。采用条件温和的生物技术,从苯甲酰甲酸出发,一步合成 R-(-)-扁桃酸,总扁桃酸中R-(-)-扁桃酸的含量高于98.0%。


2、苯甲酰甲酸作为农药中间体,主要是合成三嗪酮类除草剂。例如苯嗪草酮和苯嗪净等。


苯嗪草酮是由德国拜耳公司开发的一种旱地除草剂,主要适用于甜菜地除草,是一种高效、低毒的农药,在欧洲和我国东北地区,有广阔的市场。苯嗪净是苯嗪草酮的类似物,用于土壤和茎叶处理,防治阔叶杂草。苯嗪草酮的合成是从苯甲酰甲酸出发先与甲醇形成苯甲酰甲酸甲酯再与乙酰肼缩合成腙,经五氯化磷氯化,最后与水合肼环合。嗪草净合成也是从苯甲酰甲酸出发,先与甲醇形成苯甲酰甲酸甲酯,再与缩氨基硫脲直接环合制备。苯甲酰甲酸因含有羰基,可和金属离子络合,形成配合物。以苯甲酰甲酸、邻菲咯啉为配体,铽Tb3+、铕Eu3+和惰性离子(La3+、Y3+和 Gd3+)为中心离子的混合稀土配合物中,不发光的离子La3+对配合物荧光发射强度影响很大,能使其相对荧光发射强度明显增强,这对人们寻找发光性能好、价格便宜的发光材料提供了理论依据。


3、其它领域的用途。苯甲酰甲酸因含有羰基,可和金属离子络合,形成配合物。在以苯甲酰甲酸、邻菲咯啉为配体,铽Tb3+、铕Eu3+和惰性离子( La3+、Y3+和Gd3+ ) 为中心离的混合稀土配合物中,不发光的离子La3+ 对配合物荧光发射强度影响很大,能使其相对荧光发射强度明显增强,这对人们寻找发光性能好、价格便宜的发光材料提供了理论依据。苯甲酰甲酸与杂环化合物的衍生物的二价铁盐反应,生成亚铁原卟琳酶的络合物,用来做氧化反应的催化剂。紫外 光固化粉末涂料(简称UV固化粉末涂料)是将传统粉末涂料和UV固化技术相结合的新技术,特别适合于需要环境保护、低温涂装、快速固化、高效率生产的场合。以苯甲酰甲酸酯合成的UV固化粉末涂料中的光引发剂,适合制备较厚的固化材料,能够得到具有良好装饰效果和优良耐候性的涂层。


三、制备方法


苯甲酰甲酸a-酮酸,容易氧化、脱羰和脱羧,因而合成比较困难。早期的制备方法都是实验室方法,如扁桃酸生物发酵氧化和苯乙炔二氧化硒氧化,成本奇高;乙酰钯催化碘苯双羰基化反应条件苛刻,均无法工业化。目前,可工业化的合成方法主要有:


1)苯甲酰腈水解法


苯甲酰腈在浓盐酸催化下,水解生成苯甲酰甲酸,其反应如下:


工艺流程:将苯甲酰腈、氯化钠和85%硫酸按物质的量1:0.1:1.2 投入反应釜,搅拌溶解后升温至50℃反应10h;再降至室温,以乙酸乙酯提取3 次。合并提取液,用5%碳酸氢钠溶液洗涤,油层加热脱除溶剂,冷却得粗制品。将粗制品溶于热的四氯化碳,用活性炭脱色处理;抽滤除活性碳粒,滤液先冷却至常温,再用冷冻盐水降到0℃以下,过滤得成品。含量97%以上,收率80%。该法操作简单、条件温和、收率较高,是国外普遍采用的方法。国内因原料苯甲酰腈来源困难,价格昂贵,因而此工艺产量很小。


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