(2,4-苯二甲基)乙酸的制备

背景及概述

苯乙酸及其衍生物是抗生素类药物青霉素发酵的重要前体物质，在医学领域，苯乙酸及其衍生物是催眠药鲁米那、抗惊厥药美素林、心血管药(如乳酸心、甲基巯咪唑)、抗风湿药甲基苯丙胺、食欲抑制剂苄非他明、抗心律药氯卡尼、降血脂药阿伐他丁和抗胆碱药阿托品药物的材料；在香料领域，苯乙酸及其衍生物用于食品添加剂、生产清洁剂、洗涤剂、化妆品、烟草、饮料等。苯乙酸及其衍生物被作为起始原料或中间体合成药物，对药物新陈代谢的稳定性、生物利用度和生物活性有一定的影响，随着技术的发展，其将在生物、农业、食品、香料等方面具有重要的应用前景。(2,4-苯二甲基)乙酸作为苯乙酸衍生物得到医药、化工研究者越来越多的关注。苯乙酸及其衍生物英文名称：2,4-Dimethylphenylacetic Acid，中文别名：2,4-二甲基苯乙酸，CAS号：6331-04-0，分子式：C10H12O2，分子量：164.201。

制备

以2,4-二甲基苯乙腈为起始物料，再在酸性条件下水解得收率为75％的(2,4-苯二甲基)乙酸[1]。

图1 (2,4-苯二甲基)乙酸的合成反应式

实验操作：

在500 mL四口烧瓶中投入75 g水、118 g浓硫酸，于回流状态下缓慢滴加150 g 2,4-二甲基苯乙腈，保温1小时后蒸出约30 g水，再于130～140℃反应3 小时，反应结束后于100～110℃沉降15 min放出酸水，补加100g水后升温汽提除低沸物，蒸出约50 g水后冷却，结晶抽滤，所得湿酸于100℃真空脱水干燥，得成品(2,4-苯二甲基)乙酸。

结果与讨论

硫酸质量分数对反应的影响

针对传统酸解工艺需使用高浓度硫酸的弊端，对工艺进行重新设计：先在较低浓度硫酸存在下反应一定时间，再蒸出部分水继续反应，反应结束后再用水蒸气提馏。这样可缩短反应时问，防止粗品颜色发黄，并且可去除一些低沸物杂质。同时后处理工序大为简化，粗品经简单的水洗处理便可获得高品质的成品。2,4-二甲基苯乙腈用量为150 g、硫酸与2,4-二甲基苯乙腈的物质的量比为1．2；1，考察硫酸质量分数对(2,4-苯二甲基)乙酸收率的影响。当硫酸质量分数为20％时，反应2 h未检出(2,4-苯二甲基)乙酸；硫酸质量分数低于50％时，水解反应速率较慢，收率低；硫酸质量分数为60％～70％时，反应速率较快、收率较高，并且反应粗品近乎无色。故选取适宜的硫酸质量分数为60％-70％。

反应时间对反应的影响

2,4-二甲基苯乙腈用量为150 g、硫酸与2,4-二甲基苯乙腈的物质的量比为1．2：1．分别用质量分数为60％和70％的硫酸于130-140℃水解2,4-二甲基苯乙腈，考察反应时间对(2,4-苯二甲基)乙酸收率的影响，随着反应时间的延长，收率逐渐升高；但反应超过3 h后，收率几乎不再上升，且继续延长反应时间时，物料有炭化现象，影响产品质量。故选取适宜的反应时间为3 h。

反应温度对反应的影响

2,4-二甲基苯乙腈用量为150 g、硫酸与2,4-二甲基苯乙腈的物质的量比为1．2：1、硫酸质量分数为70％、反应时间为3 h，考察反应温度对(2,4-苯二甲基)乙酸收率的影响，随着反应温度的升高，收率逐渐升高；在130℃-140℃下反应3 h，2,4-二甲基苯乙腈基本上完全反应；继续提高反应温度，虽然收率略有上升，但是会有炭化现象发生。故选取适宜的反应温度为130～140℃。

结论

以2,4-二甲基苯乙腈为原料直接经硫酸催化水解合成(2,4-苯二甲基)乙酸，通过对传统工艺的重新设计，得到了适合工业化的新工艺，优化的合成条件为：硫酸质量分数60％～70％、反应时间3 h、反应温度130～140℃，(2,4-苯二甲基)乙酸收率达95％左右。

参考文献

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