课件：布洛芬的绿色合成.ppt

布洛芬的绿色合成 绿色合成 在有机合成中应用绿色化学的洁净技术,即是绿色合成的重要任务。它包括如下几个方面的途径: (1) 采用无毒无害的原料和试剂; (2) 在无毒无害的反应条件(溶剂、催化剂等) 下进行; (3) 使化学反应具有极高选择性,极少的副产物,甚至达到“原子经济性”的程度,即在获取新物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”; (4) 产品应是对环境无害的 “绿色合成”的目标——应当是符合绿色化学的要求,实现理想的合成。实现理想的合成,有两个定量的指标:其一是原子经济性;其二是E指数。 布洛芬的基本介绍 布洛芬(Ibuprofen，Brufen)的结构式为： 化学名为：2一(4一异丁基苯基)丙酸，又名异丁苯丙酸、拔怒风，又称异丁洛芬。分子式为C13H1802，分子量为206.28。 物理性质：本品为白色结晶状粉末，稍有特异臭，几乎无 味，在乙醇、丙酮、氯仿或乙醚中易溶，在水中几乎不溶，在NaOH和Na2CO3溶液中易溶，熔点74.5℃ ～77.5℃。 药理作用：本品属于消炎镇痛药，其消炎镇痛作用强，副作用小，适用于治疗风湿性关节炎、类风湿性关节炎、骨关节炎、强直性脊椎炎，其特点是消化不良反应少，对阿司匹林、保泰松不能耐受的病人可改用本品。 第一步 第二步 第三步 第四步 第五步 第六步 布洛芬 布洛芬的传统合成方法（Boots公司的Brown合成法） 原子经济性 ~40% 第一步 第二步 第三步 BHC公司新发明的绿色合成法 简单 多了！ 原子经济性 ~77% 获1997年美国总统 “绿色化学挑战奖” 两种合成方法的原子经济性的分析 原子经济性%=（布洛芬分子量/所有反应物分子量） ×100%= （206/514.5）×100%=40.03%。 两种合成方法的原子经济性的分析 原子经济性%=（布洛芬分子量/所有反应物分子量）×100%= （206/266）×100%=77.44%。如果考虑到第一步反应产生的醋酸回收利用，则原子经济性升至99%。 Boots合成法的缺点 该合成路线是目前国内较为成熟的适合工业生产的方法，但是存在着以下几个问题：① 合成步骤较多，分6步进行。② 反应过程中需要C2H5ONa，若用金属钠，存在安全隐患；若用NaOH，反应周期长，需要16h。③ 用原子的经济性原则来衡量，原子利用率为40.03％ 。存在着原料消耗大、成本高、收率低、三废多等缺点，不能体现绿色化学的宗旨。 BHC合成法的优点 该法与目前国内的合成路线比较，存在着以下优点：①合成路线短，只需3步。② 原子利用率高，为77.44％ 。③两种方法进行对照，新方法少产生37％ 的废物，符合绿色化学的思想。 两条合成路线的对比分析： 第一步都是经异丁基苯的酰化产生相同的产物。在第一步中Boots法使用化学计量的三氯化铝，这会产生大量无用副产物水合三氯化铝，通常此废物未回收。BHC法以HF作为可回收利用的催化剂，显示出优越性。步骤2和3的雷尼镍与Pd催化剂也可回收利用。 Boots法：需六步，BHC法：需三步。消除了大量的废物，生产能力大得多，在较短的时间和较少的资金投入下，生产效率高得多等优点。在环境效益与低投入获益方面，绿色合成显示出极大的优势。 BHC合成法尚存在的问题 BHC合成法中的关键反应即：第三步的羰基化反应的贵金属Pd催化剂的分离回收和循环利用问题，是一个尚待进一步解决的问题。 例如：Mott等在反应完成后采用萃取手段回收钯催化剂，PdCl2 (PPh3 )2的回收率达到81％ ．Jayasree等采用1％ Pd／C固载催化剂，催化剂可循环使用4次，而没有使得催化活性和选择性的下降． 因此寻找简便、经济的催化剂的回收方法是今后研究的重点。 BHC合成法尚存在的问题 羰基化反应催化活性和选择性受CO压力影响很大，只有在高压（16～34MPa）下，选择性才达到96%以上，因此开发合适的催化剂体系，设定相应反应温度以获得CO低压下较高的催化活性和选择性是当今研究的重点。 例如：最近Seayad等报道了一种新的反应体系，用PdCI2 -(PPh3 )2／Ts0H／LiCl作催化剂，甲乙酮为溶剂，反应温度115℃ ，CO压力5.4 MPa，布洛芬的选择性大于95％，并有较高的反应活性(T0F=1200 h-1). 随后他们换用一种新型的钯系催化剂在上述催化体系下，催化活性进一步提高(T0F=1315 h-1)，仅用很少量的催化剂和很短的