异壬酸的用途与制备研究

介绍

异壬酸（Isononanoic acid，亦称3,5,5-三甲基己酸 / 3,5,5-trimethylhexanoic acid）是一种支链饱和脂肪酸，其羧基所在的碳链带有甲基支链，即在己酸骨架的 3、5、5 位上分别带有一个甲基取代基，形成高度支化的笼状碳骨架。具有温和的、略带油脂与霉甜气息的脂肪酸气味，几乎不溶于水，但可与醇、醚、酮、酯、烃类等有机溶剂任意混溶。

图一 异壬酸

性质及用途

异壬酸化学性质由端羧基（–COOH）主导：弱酸性（pKa 约 4.8–5.0），可与碱成盐、与醇发生酯化生成酯类、与氨/胺发生酰胺化、与环氧化物或多元醇缩合生成聚酯/聚酰胺；其支链羧酸结构在酯化后赋予产物优异的低温流动性、低倾点、高氧化稳定性与良好的相容性，这是直链壬酸难以企及的。异壬酸酯类衍生物广泛用于高性能合成润滑油、航空液压油、增塑剂、化妆品与日用化学品的润肤酯；其金属盐是油漆/涂料用催干剂；其铵盐/胺盐可作为缓蚀剂、乳化剂、金属萃取剂。

制备

将催化剂磺化介孔硅碳复合材料用于异壬醛的催化氧化以制备异壬酸。具体工艺如下：在25ml单颈圆底烧瓶中，加入2g异壬醛、4g乙腈、4g 30wt%过氧化氢和0.12g催化剂，油浴加热，将反应温度控制在288K，当温度升至350K时，开始计时，反应2小时后，冷却至室温，通过旋转蒸发蒸出。用2mol/L NaOH溶液将反应混合物中的溶剂调节至pH 8，用乙酸乙酯萃取，水相用6mol/L HCl酸化，调节至pH 2，然后用乙酸乙酯提取，收集有机相。最后，通过旋转蒸发得到羧酸。异壬酸的收率为83%[1]。

图二 异壬酸的制备

在含有搅拌棒的烘干Schlenk管中装入NiI2（2.5-10.0 mol%）、L1（4.4-17.6 mol%）和Mn粉末（3当量）。然后将Schlenk管抽真空并在CO2流下回填（该序列重复三次），最后建立CO2的大气压。在CO2流下加入相应的烷基溴（0.5mmol）和DMF（1M）。一旦加入，在CO2大气压（1atm）下关闭Schlenk管，并在所需温度下搅拌20-48小时。然后用2M HCl小心淬灭混合物以水解所得羧酸盐，并用EtOAc提取（三次）。将合并的有机层用盐水洗涤（三次），用无水MgSO4干燥，过滤并蒸发。所得粗异壬酸通过硅胶中的常规快速色谱法纯化，使用己烷/EtOAc 3:1和1%甲酸[2]。

图三 异壬酸的制备2

参考文献

[1]Current Patent Assignee: SHANGHAI INSTITUTE OF TECHNOLOGY - CN112745211, 2021, A