对氯甲基苯甲酸的合成与有关研究

概述

对氯甲基苯甲酸又名4-氯甲基苯甲酸，英文名称4-(Chloromethyl)benzoic acid，是一种分子式为C₈H₇ClO₂的化学物质。常温常压下，该物质可以稳定存在，表现为无色针状体结晶，可溶于乙醚、热乙醇和热水。

合成方法

方法一

以对甲基苯甲酸为原料，以盐酸做氯源，以过氧化氢做氧化剂和引发剂可以高效率地合成对氯甲基苯甲酸。实验考察反应温度、原料配比、反应时间对产物收率的影响。结果表明：当反应温度为35-40℃，原料配比n(对甲基苯甲酸)∶n(20%盐酸)∶n(27%双氧水)=1∶1.2∶1.2～1.3时反应收率最高且用时最短，产物收率可达98%以上[1]。

方法二

除了上述方法，另有实验人员也对甲基苯甲酸与硫酰氯法生产对氯甲基苯甲酸的工艺条件进行了工艺探索和改进。采用单因素实验，考察溶剂种类及用量、原料配比、引发剂种类、滴加酰氯时间、反应温度的影响。结果表明，最优工艺条件是：以四氯化碳为溶剂，用量为对甲基苯甲酸质量的3.5倍，TBHP(叔丁基过氧化氢)为引发剂，反应原料的物质的量比为n(对甲基苯甲酸)∶n(硫酰氯)=1∶1.2，滴加酰氯时间为8h，反应温度为70℃，在此工艺条件下不仅可以提高产品收率，还可以提高产品纯度[2]。

应用

对氯甲基苯甲酸是一种重要的有机合成原料，例如制备4-氯甲基苯甲酸叔丁酯。4-氯甲基苯甲酸叔丁酯属于抗肿瘤药物中间体，因此，实现该物质的高效制备具有重要意义。先按照4-甲基苯甲酸：有机溶剂=1.05～1.20：1倍质量比量取，在冷却到0～10℃和用镁光灯照射下，通入氯气进行取代反应，得到对氯甲基苯甲酸。然后，在上一步制得的对氯甲基苯甲酸中加入有机溶剂，冷却到-10～10℃滴加二氯亚砜，滴加完毕后，搅拌下加入叔丁醇钾，加毕后自然升至室温继续搅拌，反应结束后脱溶，所得的固体即为目标化合物4-氯甲基苯甲酸叔丁酯。该合成工艺温和易控，设备简单，原料充足，价格便宜，易于工业化生产[3]。

除了作为合成原料，对氯甲基苯甲酸在生物研究方面也有重要应用。采用对氯甲基苯甲酸(CBA)为链接臂，用混合酸酐法将莱克多巴胺(RAC)与牛血清白蛋白(BSA)偶联制备人工抗原(RAC-CBA-BSA)，通过紫外、红外、电泳鉴定抗原合成成功；再以卵清蛋白(OVA)为载体蛋白合成包被抗原(RAC-CBA-OVA)，测定其与抗体的亲和力和抑制率。间接竞争ELISA结果表明，以对氯甲基苯甲酸为链接臂合成的包被抗原对应的抗体滴度为7047.3、IC50为17.05ng/mL。结果表明，对氯甲基苯甲酸可以用于莱克多巴胺人工抗原的合成，使用RAC-CBA-OVA作为包被抗原可以提高ELISA检测灵敏度[4]。

有关研究

基于对氯甲基苯甲酸的性质与应用，研究人员就其在聚合物领域展开了相应研究。研究人员通过由对氯甲基苯甲酸引发的苯乙烯原子转移自由基聚合(ATRP)合成了分子量可控、分子量分布窄的新型功能聚合物。具体的，该聚合物末端的羧酸基团可以和三价稀土离子La³⁺和Eu³⁺进行配位，得到La³⁺和Eu³⁺的高分子配合物(PSt-La和PSt-Eu)。聚合物及高分子配合物的结构通过GPC、IR和1H-NMR表征。高分子配合物的三阶非线性光学系数χ(3)通过四波混频技术测量。测定结果表明，PSt-La的χ(3)达到了1.9416×10^-13esu，响应时间166.13fs；PSt-Eu的χ(3)达到了2.7303×10^-13esu，响应时间283.38fs。此外，以上两种稀土高分子配合物的χ(3)均高于未配位的聚苯乙烯，并且高分子配合物的χ(3)值随聚苯乙烯的分子量的增加而降低[5]。

参考文献

[1]闫琴.对氯甲基苯甲酸的绿色合成方法研究[J].内蒙古石油化工,2021,47(05):15-16.

[2]刘俊勇,杨瑞朝,侯万喜,等.对氯甲基苯甲酸生产工艺的改进[J].河南化工,2021,38(07):34-37.DOI:10.14173/j.cnki.hnhg.2021.07.009.

[3]蒋忠良.一种4-氯甲基苯甲酸叔丁酯的制备方法:CN 200610030491[P].

[4]陈臣,罗顺菁,刘成梅,等.对氯甲基苯甲酸链接的莱克多巴胺人工抗原的合成与鉴定[J].食品科学,2013,34(01):180-184.

[5]夏雪伟,路建美,翟金星,等.以对氯甲基苯甲酸引发苯乙烯ATRP聚合及聚合物与稀土金属配位研究[J].高校化学工程学报,2005,(05):88-91.