2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸合成的研究

2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸合成的研究
杨玉峰;王志玲;李永
【摘要】以2-氯丙酸和对甲氧基苯酚为原料,在氢氧化钠和还原剂存在下,经Williamson反应合成2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸.考察了中和温度、还原剂、反应物的摩尔比、反应温度、反应时间诸因素对实验结果的影响.结果表明,较佳的实验条件为:中和温度0℃;还原剂w(连二亚硫酸钠)为1％;n(2-氯丙酸钠)∶n(对甲氧基苯酚钠)为1.6;反应温度135℃;反应时间4h.在此条件下,可得白色晶体状产物,纯度达99％以上,收率85％以上.
【期刊名称】《精细石油化工》
【年(卷),期】2016(033)002
【总页数】4页(P77-80)
【关键词】2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸;2-氯丙酸;对甲氧基苯酚;Williamson反应【作者】杨玉峰;王志玲;李永
【作者单位】河南教育学院化学与环境学院,河南郑州4500460;河南教育学院化学与环境学院,河南郑州4500460;河南教育学院化学与环境学院,河南郑州4500460【正文语种】中文
【中图分类】TQ245.1+2
WRS-2微机熔点仪，上海申光仪器仪表有限公司；IRAfinity-1红外光谱仪，日本岛津公司；GC7890F气相色谱仪，上海天美科学仪器有限公司；PE2400 series2元素分析仪,美国。

对甲氧基苯酚，工业级，质量分数98%，郑州博利安贸易有限公司；2-氯丙酸，
工业级，质量分数95%，江苏常州金坛市欧亚化工有限公司；氢氧化钠，分析纯，江苏连云港冠苏实业有限公司；盐酸，分析纯，河南焦作市维联精细化工有限公司；连二亚硫酸钠、锌粉均为分析纯，济宁宏明化学试剂有限公司。

在置有搅拌磁子的锥形瓶中加入一定量的2-氯丙酸，放入可调温的水浴装置中，
开动搅拌，慢慢滴加35%(质量分数)的氢氧化钠溶液，控制中和温度，至溶液的
pH=7～8，得到2-氯丙酸钠溶液，待用。

在置有搅拌磁子，回流冷凝器管和温度计的三颈瓶，加入一定量的对甲氧基苯酚、连二亚硫酸钠，滴加35%的氢氧化钠溶液至反应液的pH值为12，放入磁力搅拌恒温油浴装置中搅拌15 min。

将上述2-氯丙酸钠溶液加入到三颈瓶，搅拌均匀。

加热，保持一定的反应温度，反应过程维持反应液的pH值为12。

反应完毕，停
止加热，
将氢氧化钠溶液加入到2-氯丙酸中，中和放热，温度升高，当中和到混合液的
pH=8～9之间时，用稀硝酸酸化，用硝酸银检查，发现有大量的氯离子存在；若在冰水浴中冷却下，慢慢滴加氢氧化钠溶液到2-氯丙酸中至pH=8～9，则未检验出氯离子。

说明在较低温度下，水解副反应几乎不发生，而中和反应仍可进行。

在w(连二亚硫酸钠)为1%、n(2-氯丙酸钠)∶n(对甲氧基苯酚钠)为1.6、反应温度为135 ℃、反应时间4 h实验条件下，中和温度对实验结果的影响见表1。

从表1可以看出，随着中和温度的降低，2-氯丙酸水解反应减少，生成较多的2-氯丙酸钠，过量的2-氯丙酸钠与对甲氧基苯酚钠作用，使对甲氧基苯酚钠反应的更加彻底，
因而2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸的收率逐渐增高，当中和温度为0 ℃时，收率最高，可达85%。

若继续降低中和温度，中和液变稠或析出固体，从而影响到2-氯丙酸的中和反应的顺利进行，降低收率。

2.2 加入还原剂对实验结果的影响
对甲氧基苯酚易被氧化生成醌类化合物，这不仅会使产物带有颜色，而且降低收率。

为了抑制对甲氧基苯酚的氧化，试验了通氮气保护、真空下反应及加入还原剂3
种方法，均收到了良好的效果。

通氮气保护法实验复杂，且要消耗一定量的高纯氮气；真空下反应，则溶剂的沸点降低，反应温度低，反应速度慢，耗时长；加入一定量的还原剂的方法，方便、简单、易行。

实验发现加入对甲氧基苯酚的同时，加入一定量的锌粉或连二亚硫酸钠作为还原剂，可大大提高对甲氧基苯酚的抗氧化效果。

锌粉不溶于水，在产物的后处理过程中，需要增加分离工序，而连二亚硫酸钠溶于水，易水洗除去，故本实验选用连二亚硫酸钠为对甲氧基苯酚的抗氧化剂。

在中和温度0 ℃、n(2-氯丙酸钠)∶n(对甲氧基苯酚钠)为1.6、反应温度为135 ℃、反应时间4 h实验条件下，连二亚硫酸钠的用量对实验结果的影响见表2。

从表2可以看出，连二亚硫酸钠的用量对产物的质量和收率影响很大，不加连二亚硫酸钠，对甲氧基苯酚氧化严重，产物为黄色，收率仅有74%，当连二亚硫酸钠的用量为
对甲氧基苯酚质量的1%时，产物为白色，收率最高，达85%。

2.3 n(2-氯丙酸钠)∶n(对甲氧基苯酚钠)对实验结果的影响
为提高产物的收率，常采用反应物之一过量的办法。

若选用对甲氧基苯酚钠过量存在着下列问题：1)反应液酸化后所得粗产物2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸含有对甲氧基苯酚，二者都不溶于水，重结晶加热时都溶解，冷却时都析出，不易提纯；2)过量的对甲氧基苯酚易被氧化，使产物带有颜色；3)对甲氧基苯酚价格高。

而选用2-
氯丙酸钠过量，反应液酸化后所得粗产物中的2-氯丙酸，溶于水，可通过水洗除去，同时2-氯丙酸的价格相对较低。

在中和温度0 ℃、w(连二亚硫酸钠)为1%、反应温度135 ℃、反应时间4 h实验条件下, n(2-氯丙酸钠)∶n(对甲氧基苯酚钠)
对实验结果的影响见表3。

从表3可以看出, n(2-氯丙酸钠)∶n(对甲氧基苯酚钠)在1～1.6，2-氯丙酸钠过量越多, 对甲氧基苯酚钠反应的越完全,产物收率逐渐升高。

当n(2-氯丙酸钠)∶n(对甲氧基苯酚钠)=1.6时，收率最高。

2.4 反应温度对实验结果的影响
在中和温度0 ℃、w(连二亚硫酸钠)为1%、反应时间4 h、n(2-氯丙酸钠)∶n(对
甲氧基苯酚钠)为1.6实验条件下，反应温度对实验结果的影响见表4。

从表4可
以看出,反应温度135 ℃时，收率最高，达到85%；若再继续升高反应温度，收率呈下降趋势。

这是因为，2-氯丙酸钠在碱性条件下既可与对甲氧基苯酚钠发生亲
核取代反应，又可发生消去反应，随着温度的升高，消去产物的比例增大。

同时温度过高，有机物易碳化，故较佳的反应温度为135 ℃。

2.5 反应时间对实验结果的影响
在中和温度0 ℃、w(连二亚硫酸钠)为1%、反应温度135 ℃、n(2-氯丙酸
钠)∶n(对甲氧基苯酚钠)为1.6实验条件下，反应时间对实验结果的影响见表5。

从表5可以看出, 2-氯丙酸钠与对甲氧基苯酚钠的Williamson反应，前期反应速
度很快，反应仅1 h ，收率超过50%，即反应物有一半以上就已转化为产物了；
而后反应速度逐渐减缓，反应时间超过4 h后，再延长反应时间，收率几乎不变，故较佳的反应时间为4 h。

2.6 产物的分析
通过结晶得到的产物2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸为白色晶体，熔点为：92.3～
92.9 ℃，与文献值[8]92～94 ℃相符。

元素分析仪测试结果，碳、氢的质量分数
分别为61.06%和6.10%，理论值分别为61.22%和6.12%，与目标化合物相符合。

气相色谱分析产物的纯度达99.4%。

产物的红外光谱(溴化钾压片)如图1所示。

从图1可以看出，3 000 cm-1左右的
强宽峰和1 716 cm-1分别为羧基中O—H和C=O的伸缩振动吸收；2 948和3 051 cm-1分别为饱和C—H和苯环上C—H伸缩振动吸收；1 220 cm-1的强吸
收峰为醚中C—O键的伸缩振动；820 cm-1表明为对二取代苯环。

a.以2-氯丙酸和对甲氧基苯酚为原料，在氢氧化钠和还原剂存在下，经
Williamson反应合成2-(4-甲氧基苯氧基)丙酸。

b.低温下中和2-氯丙酸，可大大降低2-氯丙酸水解反应，对甲氧基苯酚中加入一定量的还原剂，可有效的抑制对甲氧基苯酚的氧化；最佳的实验条件为：中和温度0 ℃，w(连二亚硫酸钠)为1%，n(2-氯丙酸钠)∶n(对甲氧基苯酚钠)为1.6，反应温度135 ℃，反应时间4 h。

c.合成工艺简单、操作安全，产物质量好、收率高、易于进行工业规模化生产。