布洛芬的绿色合成.ppt

布洛芬合成的绿色化专题报告2021/3/111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 “绿色合成绿色合成”的目标的目标——应当是符合绿色化学的要求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实现理想的合成实现理想的合成,有两个定量的指标有两个定量的指标:其一是原子经济性其一是原子经济性;其二是其二是E 指数2021/3/112布洛芬的基本介绍布洛芬的基本介绍 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2021/3/113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布洛芬的传统合成方法（（Boots公司的公司的Brown合合成法）成法）原子经济性原子经济性 ~40%2021/3/114第一步第一步第二步第二步第三步第三步BHC公司新公司新发明的绿色发明的绿色合成法合成法简单简单多了！多了！原子经济性原子经济性~99%(包括醋酸包括醋酸)获获1997年美国总统年美国总统“绿色化学挑战奖绿色化学挑战奖”2021/3/115两种合成方法的原子经济性的分析两种合成方法的原子经济性的分析 原子经济性原子经济性%=（布洛芬分子量（布洛芬分子量/所有反应物分子量）所有反应物分子量）×100%= （（206/514.5））×100%=40.03%2021/3/116两种合成方法的原子经济性的分析两种合成方法的原子经济性的分析 原子经济性原子经济性%=（布洛芬分子量（布洛芬分子量/所有反应物分子量）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，则原子经济性升至收利用，则原子经济性升至99%2021/3/117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 反应过程中需要异丙醇钠，若用金属钠，存在安全隐患；若用NaOH，反应周期长，需要16h③ 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2021/3/118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2021/3/119 两条合成路线的对比分析两条合成路线的对比分析：： 第一步第一步都是经异丁基苯的酰化产生相都是经异丁基苯的酰化产生相 同的产物同的产物 在第一步中在第一步中BootsBoots法法使用化学计量的三氯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，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。

通常此废物未回收BHCBHC法法以氟化氢作为可回以氟化氢作为可回收利用的催化剂，显示出优越性步骤收利用的催化剂，显示出优越性步骤2 2和和3 3的的雷尼镍与钯催化剂也可回收利用雷尼镍与钯催化剂也可回收利用 BootsBoots法：法：需六步需六步，，BHCBHC法：法：需三步需三步消除了大量的废物，生产能力大得多，在较短的时了大量的废物，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显示出极大的优势 2021/3/1110BHC合成法尚存在的问题ØBHC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。

2021/3/1111BHC合成法尚存在的问题Ø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反应时间(0.6 h)，布洛芬的选择性就高达99％2021/3/1112合成布洛芬的其它方法1.对异丁基苯乙烯羰基化合成布洛芬 从对异丁基苯乙烯(IBS)出发，可通过(1)氢甲酰化和氧化(2)氢酯化和水解(3)氢羧化反应制得布洛芬合成路线如下图所示2021/3/1113合成布洛芬的其它方法2.利用对异丁基苯乙烯氰化再水解的方法合成布洛芬，这条路线要使用新蒸馏的毒性物HCN，易放热低聚，另外，反应产率也不高。

合成路线如下图所示：3.另外，通过芳基乙酸的a-位甲基化、a-芳基丙烯酸的氢化反应等也可制得布洛芬．2021/3/1114报告小结 布洛芬的合成有多种方法，但目前已实现工业化的仅有Boots法和BHC法．BHC工艺是迄今布洛芬生产中最为先进的技术，这一方法具有合成简单、原子经济性高、污染小的特点，是典型的环境友好清洁生产工艺． 今后布洛芬合成的研究和开发重点将环绕两方面进行，一是进一步解决BHC工艺中贵金属催化剂的分离回收问题．如能很好地解决这一问题，BHC工艺将更加完美．二是通过不对称催化反应合成高光学活性的s-布洛芬，以实现布洛芬合成绿色化的更高目标2021/3/1115 谢谢大家！2021/3/1116个人观点供参考，欢迎讨论。