背景及概述

苯乙酸及其衍生物是抗生素類藥物青霉素發(fā)酵的重要前體物質，在醫(yī)學領域，苯乙酸及其衍生物是催眠藥魯米那、抗驚厥藥美素林、心血管藥(如乳酸心、甲基巰咪唑)、抗風濕藥甲基苯丙胺、食欲抑制劑芐非他明、抗心律藥氯卡尼、降血脂藥阿伐他丁和抗膽堿藥阿托品藥物的材料；在香料領域，苯乙酸及其衍生物用于食品添加劑、生產清潔劑、洗滌劑、化妝品、煙草、飲料等。苯乙酸及其衍生物被作為起始原料或中間體合成藥物，對藥物新陳代謝的穩(wěn)定性、生物利用度和生物活性有一定的影響，隨著技術的發(fā)展，其將在生物、農業(yè)、食品、香料等方面具有重要的應用前景。(2,4-苯二甲基)乙酸作為苯乙酸衍生物得到醫(yī)藥、化工研究者越來越多的關注。苯乙酸及其衍生物英文名稱：2,4-Dimethylphenylacetic Acid，中文別名：2,4-二甲基苯乙酸，CAS號：6331-04-0，分子式：C10H12O2，分子量：164.201。

制備

以2,4-二甲基苯乙腈為起始物料，再在酸性條件下水解得收率為75％的(2,4-苯二甲基)乙酸[1]。

圖1 (2,4-苯二甲基)乙酸的合成反應式

實驗操作：

在500 mL四口燒瓶中投入75 g水、118 g濃硫酸，于回流狀態(tài)下緩慢滴加150 g 2,4-二甲基苯乙腈，保溫1小時后蒸出約30 g水，再于130～140℃反應3 小時，反應結束后于100～110℃沉降15 min放出酸水，補加100g水后升溫汽提除低沸物，蒸出約50 g水后冷卻，結晶抽濾，所得濕酸于100℃真空脫水干燥，得成品(2,4-苯二甲基)乙酸。

結果與討論

硫酸質量分數對反應的影響

針對傳統(tǒng)酸解工藝需使用高濃度硫酸的弊端，對工藝進行重新設計：先在較低濃度硫酸存在下反應一定時間，再蒸出部分水繼續(xù)反應，反應結束后再用水蒸氣提餾。這樣可縮短反應時問，防止粗品顏色發(fā)黃，并且可去除一些低沸物雜質。同時后處理工序大為簡化，粗品經簡單的水洗處理便可獲得高品質的成品。2,4-二甲基苯乙腈用量為150 g、硫酸與2,4-二甲基苯乙腈的物質的量比為1．2；1，考察硫酸質量分數對(2,4-苯二甲基)乙酸收率的影響。當硫酸質量分數為20％時，反應2 h未檢出(2,4-苯二甲基)乙酸；硫酸質量分數低于50％時，水解反應速率較慢，收率低；硫酸質量分數為60％～70％時，反應速率較快、收率較高，并且反應粗品近乎無色。故選取適宜的硫酸質量分數為60％-70％。

反應時間對反應的影響

2,4-二甲基苯乙腈用量為150 g、硫酸與2,4-二甲基苯乙腈的物質的量比為1．2：1．分別用質量分數為60％和70％的硫酸于130-140℃水解2,4-二甲基苯乙腈，考察反應時間對(2,4-苯二甲基)乙酸收率的影響，隨著反應時間的延長，收率逐漸升高；但反應超過3 h后，收率幾乎不再上升，且繼續(xù)延長反應時間時，物料有炭化現象，影響產品質量。故選取適宜的反應時間為3 h。

反應溫度對反應的影響

2,4-二甲基苯乙腈用量為150 g、硫酸與2,4-二甲基苯乙腈的物質的量比為1．2：1、硫酸質量分數為70％、反應時間為3 h，考察反應溫度對(2,4-苯二甲基)乙酸收率的影響，隨著反應溫度的升高，收率逐漸升高；在130℃-140℃下反應3 h，2,4-二甲基苯乙腈基本上完全反應；繼續(xù)提高反應溫度，雖然收率略有上升，但是會有炭化現象發(fā)生。故選取適宜的反應溫度為130～140℃。

結論

以2,4-二甲基苯乙腈為原料直接經硫酸催化水解合成(2,4-苯二甲基)乙酸，通過對傳統(tǒng)工藝的重新設計，得到了適合工業(yè)化的新工藝，優(yōu)化的合成條件為：硫酸質量分數60％～70％、反應時間3 h、反應溫度130～140℃，(2,4-苯二甲基)乙酸收率達95％左右。

參考文獻

[1] Journal of Organic Chemistry, , vol. 24, p. 403