对苯二甲酸二甲酯的合成与应用

对苯二甲酸二甲酯，英文名为Dimethyl terephthalate，常温常压下为白色结晶固体。苯二甲酸二甲酯是一种重要的工业原料，在各种化学领域中有广泛的应用，例如其可用作各种有机化合物的中间体，例如合成聚酰胺、聚酯、染料、药物、农药和抗氧化剂等。

结构性质

苯二甲酸二甲酯中含有两个酯基，这些酯基具有较强的亲电性，并且易于被亲核试剂攻击。因此，苯二甲酸二甲酯可以参与多种亲核反应，如酸催化下的酯水解、亲核取代反应等。苯二甲酸二甲酯能发生酯交换缩聚反应，加氢和氢解反应和水解反应。苯二甲酸二甲酯是一种酯化试剂，在酸性催化剂的存在下，可以与醇发生酯交换反应，生成新的酯。该化合物分子中的酯基是一个亲核取代反应的受体，可以与亲核试剂反应，发生亲核取代反应。例如，可以与氨、硫脲等亲核试剂反应，生成相应的氨基化或硫脲化产物。

稳定性

苯二甲酸二甲酯稳定性较好，但是其热稳定性较差，高温容易引起分解，因此需要避免受热。在储存和使用时，应尽量避免接触高温的环境，不要将其放置在阳光直射的地方。

合成方法

图1 对苯二甲酸二甲酯的合成路线

在零度下，向干燥的50 mL圆底烧瓶中加入甲醇 ( CH3OH的量取决于底物中含有酰氯基团的数量,每个酰氯基团含有0.38 g CH3OH) 和10毫升二氯甲烷以及三乙胺 12 mmol ( 1.21 g )。然后将10 mmol酰氯溶于5 mL二氯甲烷中，在N2气氛下用注射器缓慢滴加到圆底烧瓶中。将反应混合物在 0℃下搅拌反应36分钟，通过TLC点板监测反应进度。反应结束后，直接将反应混合物在减压下浓缩除去多余溶剂，然后往反应混合物中加水20 mL洗涤，用乙酸乙酯对水层进行萃取，分离出有机层并将其干燥，过滤除去干燥剂并将滤液浓缩。所得的残余物经硅胶柱层析( 200 ~ 300目)纯化，以正己烷和乙酸乙酯为洗脱剂，即可得到目标产物分子对苯二甲酸二甲酯。[1]

图2 对苯二甲酸二甲酯的合成路线

在一个干燥的反应烧瓶中，在零度条件下将氯化亚砜( 7.7 m L , 108 mmol)缓慢地滴加到对苯二甲酸( 6.0 g )的甲醇( 150 m L )溶液里，所得的反应混合物在室温下搅拌反应17小时。反应结束后向混合物中加入饱和碳酸钾溶液中和反应中可能存在未反应完全的对苯二甲酸，小心可能有大量的气泡冒出。通过减压蒸馏除去反应中溶剂甲醇，然后向反应混合物中加入水( 40 mL )和乙醚，分离出有机层并用NaHCO3和盐水的饱和水溶液冲洗有机层，用无水Na2SO4上干燥有机层，过滤除去干燥剂并将所得的滤液在真空下浓缩即可得到目标产物分子。[2]

应用

苯二甲酸二甲酯是一种重要的工业原料，在塑料、溶剂、化学中间体、光敏材料和其他领域中具有广泛的应用，是现代工业生产中不可或缺的一种化学品。对苯二甲酸二甲酯主要用于制造聚酯树脂，进而制造薄膜和纤维，以及高强度聚酯绝缘漆。聚酯薄膜主要用作电气绝缘材料和制作胶片（如作为电影胶片、X光片、照像软片及录音磁带、录象磁带、电子计算机磁带等的基材）。聚酯树脂最常见的用途是制造纤维，用于织物、渔网、地毯、轮胎帘线等方面。苯二甲酸二甲酯还可用于生产增塑剂对苯二甲酸二辛酯。此外，该化合物也可用作各种有机合成中间体，用于合成聚酰胺、聚酯、染料等。苯二甲酸二甲酯可通过反应与二胺和酸催化剂，生成聚酰胺。聚酰胺具有优异的力学性能、化学稳定性和热稳定性，广泛用于各种应用中，例如纤维、涂料、粘合剂等。

参考文献

[1] Guan, Xianghong et al Molecules, 22(1), 32/1-32/16; 2017

[1] Kalsi, Deepti et al Chemistry - A European Journal, 24(10), 2360-2364; 2018