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3 氰基苯甲酸是一種重要的有機合成中間體。廣泛應用于制備心血管類藥物、抗生素、鎮痛藥以及神經系統調節類藥物等,也是合成液晶材料的重要原料。現有的3 氰基苯甲酸的合成方法主要有以下幾種:
1)以3 氰基甲苯為原料,二價鈷鹽為催化劑,溴化鈉為助催化劑,空氣中的氧氣為氧化劑,制備3 氰基苯甲酸,收率80 99%。該法的缺點是需要在密封管中進行反應,反應溫度高,壓力大。該方法特別適于在 化學實驗室用來小批量制備3 氰基苯甲酸。
2)以3 氰基甲苯為原料、醋酸為溶劑、三氧化鉻為氧化劑,硫酸為助催化劑,溫度0 5℃下氧化,經過一系列后處理過程制得產品。該工藝簡單,生產成本低。但過量的三氧化鉻處理很危險,容易引起火災和爆炸,大量的三價鉻廢水處理也是一個大問題,因而僅適于小批量制備3 氰基苯甲酸。
3)以1,3 苯二腈為起始原料,經過甲醇/水/堿的選擇性水解,得到3 氰基苯甲酸,收率在75%左右。該反應不易控制二個CN的單一水解,因而最終產品的含量不高,三廢特多,不適于大批量 制備3 氰基苯甲酸。
4)用醋酸鉛和氟聚醚做催化劑,向3 氯苯腈的二甲基亞砜 溶液中,常壓通入一氧化碳,100℃反應15小時后得到3 氰基苯甲酸。用這種方法合成的收率很高,可達97%。但是這種方法參與反應的物質較多,反應過程較為復雜,操作不方便。
3-氰基苯甲酸(甲酯)結構中的官能團有活性差異性,是合成系列醫藥、農藥、熒光增白劑、高端液晶材料、功能性高分子材料等的前提化合物。
3-氰基苯甲酸可用于制備治療消化道腫瘤疾病的新藥 L-779976,L-054264。以 3-氰基苯甲酸甲酯為原料合成的 PTC124,可用于治療杜興型肌營養不良和囊性纖維化。消化道疾病是目前生活中非常常見的一類疾病,近年來隨著食品安全的惡化和人們生活壓力的增加,原來在老年人群經常發生的這一疾病呈年輕化和嚴重化的趨勢發展。
根據《中國腫瘤》雜志 2011 年的報道,中國目前已成為全球消化道疾病高發區。以胃癌為例,根據中國臨床腫瘤學會統計,中國胃癌的發病人數在全球占的比例高達 42%,每年有幾十萬人發病,死亡人數占發病人數的三分之二,由于胃癌而死亡的人數接近三十萬。消化道腫瘤疾病已經成為常見高疾病之一,并發癥多,死亡率高,仍然是臨床上的一大難題。生長抑素(Somatostatin,SS )是一種生長激素釋放控制因子,美國研究者布拉佐最先從羊下丘腦分離提取出來的。它主要存在于人體正常組織中,具有調節、抑制性生理作用,可用于化道腫瘤疾病的診斷和治療,效果良好。
由于 SS普遍的生理學功能,而且與諸多腫瘤疾病的發生、發展及治療有著密切關系,究者對其醫學應用價值備受關注。美國 Merck 公司合成的新藥 L-779976和 合成的新藥 L-054264都是人工制得生長抑素,可應用于治療消化道腫瘤疾病。這兩種新藥的合成起始原料都是 3-氰基苯甲酸。美國 Merck 公司每年都有通過第三方采購部分 3-氰基苯甲酸供臨床研究之用。以新藥 L-054264 為例,合成路線圖如下:
功能性材料是二十世紀 60 年代末迅速發展起來的新型材料。“功能”是指這類新型材料除了機械特性外,還可能有光、電、磁等性能,這些都與功能性材料中具有特殊的官能團密切相關。功能材料在很多領域得到了普遍應用,應用較多的有生物醫用功能材料和環境處理功能材料。功能性材料獨特的功能特性對諸多領域技術進步做出了貢獻,甚至引起某些領域質的飛躍,并在各行業創造了很高的經濟社會效益,產生了許多有用的新產品。
隨著人們對功能性材料研究的逐步深入和加強,目前功能性材料的研究方向有兩個:一部分研究者通過改進傳統的高分子材料,在不斷提高它們的使用性能的同時,增加其功能應用范圍;也有研究者直接在與人類密切相關、具有特殊功能的新材料的領域從事研究,如仿生材料。功能性材料在未來材料科學與工程技術領域的發展迅速,這將對人類的生產和生活產生重大意義。 有研究者利用 3-氰基苯甲酸三聚環化合成耐高溫材料的中間體。
將 3-氰基苯甲酸連接到卟啉環上,得到 5-( 4- 3-氰基苯甲酸酰亞胺基) 苯基-10,15, 20-三苯基卟啉配體(CBTPPH2),這種新型配體具有活性疊加,是重要的功能性材料。它的合成路線路如下:
方法1:一種工藝簡單和生產成本低的制備間-氰基苯甲酸的方法。該目的通過采用以下工藝得以實現:以間-氰基 甲苯為原料,以氯苯為溶劑;以醋酸鈷為催化劑,以溴化鈉和冰醋 酸為助催化劑,混合制成反應液,然后通入過量氧氣,一步氧化,經分離,制得產品。制備步驟:
第1步制備反應液,稱取間-氰基甲苯100份、醋酸鈷4.26~ 20.2份、溴化鈉2.03~5.15份和99%冰醋酸20~40份溶于氯苯412 份,制得反應液;
第2步氧化,在溫度和壓強分別為90~110℃和1大氣壓的 條件下,對上步制得的反應液攪拌3~10分鐘,然后往該反應液通 入過量氧氣,氧氣流量速率為4~5L/h,反應3.5~7h;
第3步分離,將上步經氧化的反應液冷卻至室溫,加入450~ 650份水,該反應液中有白色片層狀固體,過濾,取固體,空氣中 加熱干燥,得產品,收率80~99%。
方法2:3 氰基苯甲酸的生產方法,反應分兩步進行:
第一步,往1000升搪瓷反應釜中加入800升的3 甲基苯腈,加熱到25 160℃, 用泵將料液連續打入填料塔頂部,以5 40升/分鐘流速向下噴淋,同時以5 40升/ 分鐘流速均勻地從填料塔下部向上通入310公斤氯氣,形成3 甲基苯腈與氯氣逆向運動進行氯化反應;氣相經過片式搪瓷冷凝器冷卻,氣液分離器分離,液體回流到搪瓷反應釜中;氯化氫、氯氣氣體進入尾氣吸收罐經水、堿吸收后放空;反應完成后,將料液轉入搪瓷結晶釜,冷卻到5℃,抽濾,濾餅即為3 氯甲基苯腈;
第二步,將200公斤3 氯甲基苯腈、100 800公斤乙醇、1 3公斤催化劑和 0.2 1公斤氯化芐基三乙銨鹽相轉移催化劑加入2000升搪瓷反應釜中,攪拌升溫; 保持反應溫度30 50℃,向反應釜中緩慢滴加150 450公斤30%雙氧水。滴加完畢,保溫6小時,氧化反應生成3 氰基苯甲酸,繼續加熱至100℃,蒸餾出乙醇。冷卻至室溫,過濾,濾餅水洗兩次,用乙醇重結晶后,烘干得到3 氰基苯甲酸白色粉末;
所述催化劑為硫酸氧釩和鎢酸鈉,質量比為1:10 10:1;催化劑的用量為3 氯 甲基苯腈質量的0.5 1.5%;所述3 氯甲基苯腈與雙氧水的摩爾比為1:1 3,氯化芐基三乙銨鹽相轉移催化劑的用量為3 氯甲基苯腈質量的0.1 0.5%,氧化反應3 氯甲基苯腈與乙醇的質量比為1:0.5 4;
具體反應式如下:
[1] CN01105687.8一種制備間-氰基苯甲酸的方法
[2] CN01105687.8一種制備間—氰基苯甲酸的方法
[3] 3-氰基苯甲酸(甲酯)合成工藝研究