异丁基苯的合成与应用

发布日期:2024/11/25 9:34:24

简述

异丁基苯又名异丁苯，是一种化学式为C₁₀H₁₄，分子量为134.218的有机化合物，常温常压下表现为无色透明液体，相对密度小于水，约为0.853g/cm³，不溶于水，溶于乙醇、乙醚。异丁基苯的部分物理数据包括：熔点-52℃；沸点173℃；闪点55℃；折射率1.486（20℃）。

异丁基苯.jpg

分子结构数据

摩尔折射率：45.02

摩尔体积（cm³/mol）：155.6

等张比容（90.2K）：360.8

表面张力（dyne/cm）：28.8

极化率（10^-24cm³）：17.84

合成工艺

异丁基苯是合成消炎、解热、镇痛药物布洛芬的主要中间体。目前国内外主要的生产方法是甲苯与丙烯侧链烷基化反应制备异丁基苯。我国异丁基苯的生产工艺是“一锅煮合成法”，此工艺存在异丁基苯收率低、选择性差、副反应多和生产成本高等缺点。因此，对现有合成工艺进行改进具有重要意义。通过研究甲苯与丙烯侧链烷基化合成异丁基苯的反应机理和反应历程，确定提出采用“分步合成法”的生产工艺具有良好收益。通过研究不同催化剂体系对异丁基苯收率的影响，从催化剂的活性和经济性等方面综合考虑，提出采用以钠钾合金为催化剂，以碳酸钾为载体的催化体系。采用不锈钢高压釜反应器，考察了反应温度、反应时间、催化剂用量、搅拌速率和反应物物料比等因素对异丁基苯收率的影响，确定较优的反应工艺条件为：丙烯与甲苯的摩尔比为0.85：1，催化剂用量为甲苯质量的2.5%，碳酸钾用量为甲苯质量的8.0%，分散剂A的用量为甲苯质量的0.5%，苄基化反应温度为200℃，苄基化反应时间为1.5h，烷基化反应温度为210℃，烷基化反应时间为6h，搅拌速率为800r/min。在此条件下甲苯转化率可达67.8%，异丁基苯的收率为55.1%，异丁基苯对甲苯的选择性为81.3%[1]。

应用

异丁基苯主要用于有机合成，例如，合成对乙酰基异丁基苯。对乙酰基异丁基苯是合成镇痛药Ibuprofen的重要中间体，工业上合成这种中间体一般采用催化剂为AlCl₃，除了用量大以外，使用AlCl₃存在一系列的问题：(1)产物的选择性差；(2)自身有腐蚀性，对设备的腐蚀相当严重；(3)遇水迅速分解，释放出大量的氯化氢气体，对环境污染严重。研究发现，以Bi(OTf)₃-LiClO₄为催化剂催化异丁基苯乙酰化反应生成对乙酰基异丁基苯具有良好收益[2]。

此外，异丁基苯还可用于合成异丁酰苯。异丁酰苯是制备光引发剂1173的重要中间体，但它在生产中普遍采用傅克酰基化反应制备，需要使用大量的三氯化铝，后处理困难且易造成环境污染。在文献报道的以异丁基苯为底物，苄位亚甲基C-H键的选择性催化氧化方法中，多采用TBHP、KMnO₄及氮氧化物等作为氧化剂，成本高昂且危险性高。从绿色化学的角度出发，常压下利用分子氧为氧化剂的催化选择性氧化无疑是一条比较理想的路线。在利用分子氧的芳烃侧链甲基选择性氧化中，钴-溴催化体系是研究较多的体系。而利用该体系对苄位亚甲基C-H的选择性氧化研究相对较少，在零星的报导中，收率低且选择性差。针对异丁基苯底物，研究人员使用Co(Ⅱ)盐与多种具有表面活性剂作用的溴化季铵盐作为催化剂，通过季铵盐种类选择、催化剂配比和温度控制，实现了常压下以氧气为氧化剂，高选择性氧化异丁基苯制备得到异丁酰苯，目标产物具有中等以上的收率，具有进一步探索优化的空间[3]。