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２００６年６月 苏盐科技 第２期１ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｓａｌｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 相转移催化剂四丁基溴化铵和 苄基三乙基氯化铵的合成 于希军 （山东省潍坊市盐业公司，山东潍坊２６１０４１） Ｅ￣￣－（ＢＴＥＡＣ）的合成工艺，得 【摘要】 实验研究了相转移催化剂四丁基溴化铵（ＴＢＡＢ）和苄基三乙基氯４出合成ＴＢＡＢ的最佳反应物料摩尔配比为溴丁烷：三丁胺＝１．１：１．０，最佳反应溶剂为乙腈，反 应时间为１６ｈ，结晶最佳溶剂为乙酸乙脂；合成ＢＴＥＡＣ的最佳反应物料摩尔配比为氯化苄：三 乙胺＝１：１，最佳反应溶剂为乙醇，反应时间为１ ｈ，结晶最佳溶剂为乙醇和另一相混溶剂。 【关键词】 相转移催化剂 四丁基溴化铵苄基三乙基氯化铵合成 相转移催化剂可以改善反应条件，提高收率，使正 １．２合成路线 常条件下不能进行的反应能够正常进行。有机合成领 原料在溶剂中反应后，经过真空蒸发、结晶、干燥 域已把使用相转移催化剂作为合成新化合物的一个先 等步骤后得到产物，合成路线见图１。 进手段和方法。例如合成心血管新药己酮可可碱时，使 用四丁基溴化铵作为相转移催化剂，产品收率大大高 于目前国内采用非相转移催化剂工艺路线的收率，反 应条件也得到进一步的改善【”，小试、中试及工业化生 产均获得满意效果。但由于目前相转移催化剂品种少， 价格昂贵，有的只是试剂级产品，难以实现工业化，大 大阻碍了相转移催化技术的应用和发展。 本次合成实验采用了试剂级原料和工业级原料制 田１台成路线框田 ．３合成步骤 备相转移催化剂四丁基溴化铵（ＴＢＡＢ）和苄基三乙基 １氯化铵（ＢＴＥＡＣ）。ＴＢＡＢ在国内有试剂级产品生产，试 于配有回流冷凝器、搅拌器和温度计的四口烧瓶 剂级实验时由于合成原料溴丁烷和三丁胺的活性较 中，按比例投入叔胺、卤代烷及溶剂，开动搅拌使物料 低，反应难以进行，故采用高压法制备，反应条件苛刻。 混合均匀。水浴慢慢升温，保持微沸状态数小时，或十 我们在参照国内外该产品生产的有关资料及消化吸收 几小时，接入蒸馏头，常压蒸除溶剂后，真空蒸除残余 了试剂生产工艺和其它季胺盐表面活性剂生产工艺的 溶剂和未反应物。蒸馏完毕，加入少许结晶溶剂，趁热 基础上。筛选出了加快反应速度的溶剂，找出了常压法 取出，待冷却后加入第二种溶剂，结晶析出。真空抽滤 制备ＴＢＡＢ和ＢｒＩＥＡＣ的合成工艺路线［２１。 （或离心甩干）。分离出结晶物，然后继续用上述结晶溶 剂进行重结晶。用溶剂洗结晶物２～３次，洗涤液与母 １ 实验 １．１原料与仪器 液分别存放，继续使用。结晶产品于烘箱中加热干燥或 溴丁烷、三丁胺、氯化苄、三乙胺、无水乙醇、９５％ 真空加热干燥制得成品咖。乙醇、乙腈、丙酮等均预备化学纯（或分析纯）级一份、 ２结果与讨论 工业级一份；四口烧瓶、磁力搅拌器、恒温水浴装置、 ２．１反应条件选择 ２．１．１ 配料比 资料中一般介绍使用卤代烷与叔胺为 ＧＣ９７９０色谱仪等。 维普资讯 http://www.cqvip.com
２ 苏 盐 科 技 ２００６年６月 １．０：１．０摩尔比的配料比 ，我们经实验摸索到，配料比 认为反应完全。 对反应物收率及产品质量影响不大，但在反应时间较 从图２中还可以看出，对ＴＢＡＢ而言，使用无水乙 长时，低沸点原料易于损失。故应加大配料比，实验证 醇或９５％乙醇溶剂在２４ ｈ内反应较快，以后逐渐变慢； 明下述配料比情况下收率和产品质量都非常稳定。 而使用乙腈溶剂在１８ｈ内速度较快，以后变慢。实验还 ＴＢＡＢ溴丁烷：三丁胺＝１．１：１．０（ｍｏｌ／ｍｏ１） 证明，未反应物在处理时不易蒸除彻底，影响结晶情况 ＢＴＥＡＣ氯化苄：三乙胺：１．０：１．０（ｍｏｌ／ｍｏ１） 非常严重。因此，要求每次反应尽可能的完全，应保证 ２．１．２反应溶剂的选择介电常数高的溶剂有利于反 转化率为９０％以上。这时用乙腈做溶剂需２０—２４ｈ，用 应进行，但同时还要考虑溶剂的沸点、毒性、溶解性、价 无水乙醇则需４５～５０ ｈ；９５％乙醇对结晶形成不利，不 格等因素，我们有针对性的对如下溶剂作了筛选： 宜采用。 ｒＢＡＢ：无水乙醇；９５％乙醇；乙腈；丙酮。 对ＢＴＥＡＣ而盲，９５％乙醇和无水乙醇作溶剂都能 ＢＴＥＡＣ：无水乙醇；９５％乙醇。 使反应在１ ｈ内接近反应完成，且对结晶影响不大，均 溶剂选择实验在配料比、溶剂量不变的情况下，通 可使用。 过观察产品后处理难易，及在不同的反应时间里测定 ２．２结晶条件的选择 生成物的量的方法来判断溶剂对反应过程的影响。 ＴＢＡＢ和ＢＴＥＡＣ都具有阳离子表面活性剂的特 ２．１．３反应时间的确定 在上述溶剂里进行的反应速 性，亲水亲油性又都适中，故在一般溶剂中很难结晶。 度的测定，其结果见图２及图３。 我们对如下溶剂作了溶解度实验，实验分别采用定量 １８０ 观察法和饱和溶液测固体量法进行。其溶解度见表１ ｌ６０ 及表２嗍。 １４０ 咖１２０ 一乙腈 表１ ＴＢＡＢ的溶解度实验 １００ ９５％乙醇 ８０ 十无水乙醇 ６０ ＋丙酮 ４０ ２Ｏ ０ ０ １０ ２０ ３０ ５０ 反应时间／ｈ 图２不同溶剂条件下反应时间与ＴＥＡＢ产品量 １４０ 我们选用乙酸乙酯作为结晶溶剂。但在实际操作 １２０ １００ 中，由于反应不彻底，会发生ＴＢＡＢ在过饱和状态下仍 ８０ ＋无水乙醇难以结晶的情况，所以必须加入第二溶剂Ｂ于乙酸乙 ６０ ＋９５％乙醇酯中，就可以得到满意的结晶。 ４０ 表２ ＢＴＥＡＣ的溶解度实验 ２０ ０ Ｕ ｌ ２ ３ ４ 反应时间／｝ｌ 图３不同溶剂条件下反应时间与ＢＴＥＡＣ产品量 由图２、图３可以看出，ＴＢＡＢ的反应在无水乙醇 中较慢，转化率达８０％时需４８ｈ以上；在９５％乙醇中 也需４０ ｈ以上；而在乙腈中只需１６ ｈ；在丙酮中反应 时，由于丙酮沸点太低，故反应量极少。ＢＴＥＡＣ在无水 乙醇和９５％乙醇中反应速度一致，反应都较快，１ ｈ可 由表２看出，ＢＴＥＡＣ在上述溶剂中没有合适的结 维普资讯 http://www.cqvip.com
第２期 于希军：相转移催化剂四丁基溴化铵和苄基三乙基氯化铵的合成 ３ 晶溶剂，因此，我们采用上表中的两种溶剂组成混合溶 剂用于ＢＴＥＡＣ的结晶和重结晶。一般情况下，一次结 晶便可满足要求。 表５实验产品的质量分析 ３工业原料连续制备实验及产品质量分析 ３．１原料 溴丁烷：含量９８％，江苏产。 三丁胺：进口分装品，含量９８％以上。 氯化苄：含量９５％以上，上海产。 三乙胺：含量９８％以上，辽宁产。 ９５％乙醇：工业级或医药级。 乙腈：工业级，本实验采用试剂（化学纯）级。 ３．２制备方法 制备方法同前所述，但有如下改进： Ａ、上述原料久置或颜色太深时，需重蒸后使用。 Ｂ、反应溶剂循环使用，不足时补加。 Ｃ、母液经活性炭脱色后重复使用。 Ｄ、结晶溶剂循环使用。 ３．３结果与讨论 制备ＴＢＡＢ配料比：三丁胺９３克（０．５０ｔｏｏ１）；溴丁 烷７５克（０．５５ｍｏ１）；乙腈２５０ｍｌ。 表３工业原料制备ＴＢＡＢ ４结论与问题 ４．１结论 使用工业原料和溶剂实验生产相转移催化剂 ＴＢＡＢ和ＢＴＥＡＣ，其收率分别达到８９％和９２．４２％，主 含量分别达到９８％和９７％，接近试剂标准，这对于今 后在工业装置上推广普及相转移催化技术是非常有利 的。 ４．２存在问题 由于水平所限，实验时间不足，ＴＢＡＢ的制备实验 找到的最好反应溶剂为乙腈，这对反应来说非常有利， 但毒性较大，工业制备时需严加防护。 参 考 文 献 １．徐克勋．有机化工原料及中间体便览【Ｍ】．辽宁省石油化工技术 情报总站。 李宇石、徐明新．表面活性剂合成与工艺［Ｍ】．化学工业出版社。 后５个平均产量１４５．８ｇ，平均收率８９％，平均含量 ２．９８．３５％。 ３．章思规．精细有机化学品技术手册【Ｍ］．北京：科学出版社，１９９３。 ４．Ｃｕｕｓ ＣＦ．Ｂｒｏｍｉｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ［Ｍ】．Ａｍｓｔｅｒｄａｍ ｅｌｓｅｖｉｅｒ ｓｃｉ— ｅｎｃｅ ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ，１９８８：３０１－３０２． 制备ＢＴＥＡＣ配料比：三乙胺５Ｏｇ（Ｏ．５ｍｏ１）；氯化苄 ６４ｇ（Ｏ．５ｍｏ１）；９５％乙醇３００ｍｌ。 表４工业原料制备ＢＴＥＡＣ ５．Ｄ Ｐｒｉｃｅ，ｅｔａ１．Ｂｒｏｍｉｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ－ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 【Ｊ】．Ｅｌｓｅｖｉｅｒ，１９８８，ｃｈａｐｔ１． （收稿日期：２００６—０２—０６） 后５个样品的平均收率为９２．４２％。 收率较低的实验是由于蒸馏时损失太大造成。