特戊酸乙酯的合成

吳南南，張 超，盧心愿，盧方方，李公春

（許昌學院化學化工學院，化學生物傳感與檢測重點實驗室，河南 許昌 461000）

特戊酸乙酯別名為叔戊酸乙酯、三甲基乙酸乙酯和2，2-二甲基丙酸乙酯，在工業(yè)上主要用作香料的制造以及香皂、洗發(fā)香波等；在醫(yī)藥上主要用作合成醫(yī)藥中間體[1-2]。隨著社會的發(fā)展和時代的進步，人們更加重視精神方面的享受，醫(yī)藥和香料更在社會生活中發(fā)揮積極作用。特戊酸甲酯和特戊酸乙酯不僅是合成香精的原料，而且是合成醫(yī)藥的中間體。特戊酸乙酯合成方法有室溫離子液體與過渡金屬三苯基膦配合物構成的催化體系中,叔丁醇與乙醇的氫酯基化反應[3]；催化酯化-吸附脫水聯合工藝合成法[4]。本實驗采用特戊酸和乙醇在濃硫酸催化下進行酯化反應，實驗操作簡單，反應條件易于控制。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

FTIR-650傅里葉變換紅外光譜儀（天津市港東科技發(fā)展股份有限公司）；DJ-2002型電子天平（福州華志科學技術有限公司）；SZCL-2A型數顯智能控溫磁力攪拌器（鞏義予華儀器有限責任公司）。特戊酸、無水乙醇、濃硫酸、碳酸氫鈉、無水硫酸鈉等均為市售化學純。

1.2 實驗過程

在100mL的圓底燒瓶中加入20.2g特戊酸，在攪拌下加入24mL無水乙醇和1mL濃硫酸，加熱回流5h，放置冷卻后，加入40mL水，用分液漏斗分出下層水相，油狀液體再用16mL飽和碳酸氫鈉溶液中和至pH值為7，再用30mL去離子水洗滌一次，棄去下層水相，上層液體倒入錐形瓶中，用3.0g無水硫酸鈉干燥，放置10 h，過濾，稱量得粗品為22.5g，粗產率為87.4%，然后蒸餾，收集116℃～118℃餾分，得到特戊酸乙酯13.9 g，產率為53.9%，產品性狀為無色透明液體。

2 結果與討論

2.1 紅外光譜測定

將特戊酸乙酯用液膜法在FTIR-650型傅里葉變換紅外光譜儀上進行紅外光譜測試，所得譜圖如圖1。

圖1 特戊酸乙酯的紅外光譜圖

圖1為特戊酸乙酯的IR圖：在2977.60cm-1、2936.25cm-1和2873.75cm-1處出現的-CH3，-CH2-伸縮振動峰，這是季碳原子上所連接的3個甲基吸收峰，由于所連接的3個甲基可以自由伸縮振動，所以譜圖中甲基吸收振動峰較一般的甲基吸收振動峰強很多；在1731.09cm-1處有強而尖的酯鍵中羰基的伸縮振動吸收峰；在1481.69cm-1處是-CH3反對稱吸收峰；在1205.44cm-1、1173.99cm-1和1153.52cm-1處出現了與-O-C=O有關的特征吸收峰。經比對該IR圖與標準譜圖完全吻合，證明了此物質為特戊酸乙酯[5]。

2.2 合成特戊酸乙酯的討論

羧酸酯是一類在工業(yè)和商業(yè)上用途廣泛的化合物，可由羧酸和醇在催化劑存在下直接酯化進行制備，或采用酰氯、酸酐和腈的醇解，有時也可利用羧酸鹽與鹵代烷或硫酸酯的反應來制備[6]。本實驗采用傳統的酯化方法，用特戊酸與無水乙醇在濃硫酸催化下進行酯化反應，合成了特戊酸乙酯。實驗采用乙醇作溶劑且稍過量，因為乙醇過量可使特戊酸充分反應，生成特戊酸乙酯；除此之外，乙醇價格便宜，易于工業(yè)大量生產；本實驗用濃硫酸作催化劑和脫水劑，使反應更迅速有效地生成產物。

特戊酸和無水乙醇的酸催化酯化反應屬雙分子反應機理，反應通過加成-消去歷程進行。質子加成到特戊酸中羧基的羰基氧原子上，這樣就使羧基的碳原子帶有更高的正電性，活化了羰基，有利于乙醇分子對羰基碳原子發(fā)生親核進攻，然后失去一分子水，再失去氫離子，生成特戊酸乙酯。參照文獻[7]推測反應的機理如下：

圖2 合成特戊酸乙酯的反應機理

3 結論

采用特戊酸和無水乙醇為原料，在濃硫酸的催化下合成了特戊酸乙酯，產率為53.9%，產品特戊酸乙酯通過紅外光譜確證。該合成方法操作簡單，反應條件易于控制，適合工業(yè)化生產。

[1]張明森，黃鳳興，梁澤生，等.精細有機化工中間體全書[M].北京：化學工業(yè)出版社，2008.

[2]昝寧寧，張鈺鐳，張帥，等.3，3-二甲基-1-（吡啶-3-基）-丁-2-酮肟酯的合成及抑菌活性[J].有機化學，2017，37（10）:326-330.

[3]喬焜，鄧友全.室溫離子液體反應介質中叔丁醇氫酯基化反應的研究[J].化學學報，2002（6）:996-1000.

[4]丁斌，郝鳳嶺，關昶.催化酯化-吸附脫水聯合工藝合成特戊酸乙酯及動力學[J].日用化學工業(yè)，2009，39（3）:183-186.

[5]SDBS Web:http://sdbs.db.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi.

[6]王清廉，李瀛，高坤，等.有機化學實驗（第3版）[M].北京:高等教育出版社，2010.

[7]李景寧，楊定喬，張前.有機化學（下冊）（第5版）[M].北京:高等教育出版社，2011.