本发明属于化学合成领域，具体涉及一种1-溴乙基乙酸酯的制备方法。
背景技术：
：溴代乙酸酯是重要的精细化工原料和中间体，广泛用于农药、医药、染料和聚合物等多种化工原料的合成。研究表明，双官能团化合物溴代醇的溴及羟基基团均有较高的活性，但在碱性条件下不稳定，羟基上孤对电子易进攻溴元素而形成醚，导致合成效率降低。而溴代乙酸酯类化合物在一定条件下可以脱酯释放羟基，起到暂时保护羟基官能团的作用，从而避免了副反应的发生，所以合成溴代乙酸酯已成为近年来化工领域的研究热点。而1-溴乙基乙酸酯作为其中的一种，在药学领域有广阔的发展前景，如在头孢呋辛酯药品合成中，1-溴乙基乙酸酯作为羧基的酯化原料。通常，1-溴乙基乙酸酯合成工艺主要有两种，一种是乙酰溴和乙醛在催化剂氯化锌的作用下反应生成1-溴乙基乙酸酯，另一种是用乙酸乙烯酯和溴化氢气体在冰水浴中反应得到目标产物；中国专利cn102417451a公开了一种合成(r,s)1-溴代乙基乙酸酯的制备方法，将乙醛和乙酰溴溶于溶剂中，在具有萘环结构的催化剂存在下，反应得到(r,,s)1-溴代乙基乙酸酯。李艳等(李艳,宋思思,孔宪思,薛玉平.1-溴乙基乙酸酯合成工艺研究[j].承德石油高等专科学校学报,2010,12(02):47-49+54.)研究了用溴化氢溶液与乙酸乙烯酯反应生成1-溴乙基乙酸酯的合成工艺，通过考察物料配比、反应时间、反应温度、萃取剂等对反应的影响，得出当温度0-10℃，溴化氢和乙酸乙烯酯配比为1.2:1，反应时间为1h，用二氯甲烷做萃取剂时反应收率最高。专利pl195397b1公开了一种获取1-溴乙基乙酸酯的方法，采用三聚甲醛和乙酰溴反应获得目标产物。专利kr20020047859a公开了一种1-溴代乙基乙酸酯的制备方法，采用乙酰溴与三聚乙醛在氯化锌的催化下反应，反应液用水洗涤，去除未反应的乙醛溴和溴化氢，然后减压蒸馏，即得高纯度的1-溴乙基乙酸酯。然而，当前的制备工艺中，反应原料乙酰溴不稳定；乙醛的沸点低使反应不易控制，给工业生产带来困难，而且乙醛具有致癌性；溴化氢作为反应物时，溴化氢是气体使反应难以控制，物料配比不易确定，反应物利用率低；用溶剂将溴化氢溶解，在用确定浓度的氢溴酸溶液与乙酸乙烯酯反应合成1-溴乙基乙酸酯，虽然解决了反应中溴化氢定量的问题，但仍然避免不了先将气体溴化氢溶于溶剂的步骤，工业中应用，仍然避免不了不易控，污染大，操作条件苛刻的限制。用氯化锌作为催化剂，氯化锌极易吸水并成团导致催化效率的降低，还会导致杂质增多，并且引入了锌离子，存在重金属污染，收率低，纯度低。用萘环结构的催化剂代替氯化锌，虽然一定程度上提高了产率，但是萘环结构的催化剂比锌盐催化剂更难去除，产品纯度不高。而不采用催化剂进行反应时，产品的产率低，造成了很大程度的浪费。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种1-溴乙基乙酸酯的制备方法。该方法工艺条件温和、易控，催化剂活性高，易回收，产品收率高、纯度高。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种1-溴乙基乙酸酯的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：1)将纳米四氧化三铁加入纯水中，持续搅拌；2)加入四溴化硅，混匀；3)边搅拌边缓慢加入乙酸乙烯酯，反应得混合液；4)用磁体将纳米四氧化三铁从混合液中分离；5)搅拌状态下，向混合液中先加入萃取剂，再加入纯水，混匀后静置；6)取有机相，减压蒸馏，除去馏分，即得1-溴乙基乙酸酯。纳米材料催化剂在化学化工等许多方面有着极其重要的作用，其作为催化剂可以加速或延缓反应时间、增强选择性、提高反应速率和效率、减低反应温度等。与传统催化剂相比，表面活性中心多，随着材料粒径的减小，使化学接触面积增加，催化效能得到提高，在有机合成中逐步应用于催化加氢、氧化、还原、聚合、缩合、酯化反应等方面。纳米四氧化三铁作为有机合成催化剂的报道较少，本申请中，利用纳米四氧化三铁具有的纳米特性和磁性，作为催化剂催化有机合成，既能降低催化剂用量、提高催化活性，也便于分离回收。四溴化硅，又称为溴化硅，是一种无机化合物，熔点5.0℃，沸点155℃，能够与水反应，sibr4+2h2o→sio2+4hbr。乙酸乙烯酯为无色液体，有甜的醚香味，与乙醇混溶，能溶于乙醚、丙酮、氯仿、四氯化碳等有机溶剂，可以发生大部分烯或酯能发生的反应，可用于生产聚乙烯醇、涂料及粘合剂等，是一种用途极为广泛的有机、高分子合成单体。进一步地，步骤1)中，纳米四氧化三铁的质量用量数值上等于乙酸乙烯酯体积用量的0.1-0.2％，纯水的用量与四溴化硅的用量体积比为(0.28-0.36):1，温度保持在6-12℃，搅拌3-5min后进行步骤2)。采用磁性纳米材料作为催化剂，大大减少了催化剂的用量，促进了反应的进行，并且利用分离回收，可以重复使用。进一步地，步骤2)中，四溴化硅的用量与乙酸乙烯酯的用量摩尔比为1：(2.60-2.98)，混匀时间为5-10min，温度与步骤1)相同。进一步地，步骤3)中，乙酸乙烯酯加完后，将温度调至15-20℃，反应时间为30-45min。进一步地，步骤4)中，用磁体将纳米四氧化三铁从混合液中分离后，混合液用有机滤膜过滤，除去固体杂质。进一步地，步骤5)中，先将混合液冷却至0-4℃并保持，再加入萃取剂和纯水，所述萃取剂为二氯甲烷和氯仿的混合物，萃取剂用量与乙酸乙烯酯用量体积比为(0.25-0.5)：1，所述纯水用量与萃取剂用量体积比为(0.3-0.6):1，混合液加入萃取剂后搅拌时间为10-15min，加入纯水后搅拌时间为5-10min，静置时间为5-10min。二氯甲烷是无色透明液体，有具有类似醚的刺激性气味。不溶于水，是常用工业溶剂中毒性小、不燃性的低沸点溶剂，对很多树脂、石蜡和脂肪都具有良好的溶解能力，除作为有机合成的原料外，还可作为溶剂、萃取剂、诱变剂等。氯仿是一种无色透明液体，有特殊气味、不溶于水、高折光、不燃、质重、易挥发、低毒；可以用作麻醉剂、溶剂、萃取剂等。更进一步，萃取剂中二氯甲烷和氯仿的体积比为2:1。进一步地，步骤6)中，有机相再次用纯水萃取1-2次。更进一步地，上述纯水的用量与萃取剂用量体积比为(0.1-0.4):1。进一步地，纳米四氧化三铁为超顺磁性，非水溶性，粒径为250-400nm。更进一步地，催化剂纳米四氧化三铁的制备方法包括以下步骤：(1)将二价铁盐(feso4·7h2o)和三价铁盐(fecl3·6h2o)按照2:3的摩尔比混合后，加入纯水，使得铁盐总浓度为0.6mol/l；(2)将温度调节至45℃，边搅拌缓慢加入氨水，至溶液ph为9；(3)加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，剧烈搅拌60min，其中表面活性剂的用量为二价铁盐用量的10％；(4)用磁体沉降后静置5min，取沉淀物，用纯水和无水乙醇交替洗涤沉淀物至洗水的ph为中性；(5)将沉淀物置于烘箱中干燥5h，得纳米地四氧化三铁。本申请的技术方案有以下优势：第一，反应在水中进行；减少了有机溶剂的使用，节约成本。第二，反应条件温和、易控；无高温高压或超低温、冰浴等，且操作简单。第三，反应物料基本是等比例，或些微过量以确保其中一种反应物反应完全利用后续产物的分离萃取；极大程度的节省了原料，降低了成本。第四，采用纳米磁性材料作为催化剂，催化剂用量少，活性高，易分离回收，可重复利用。第五，低毒、环保、低成本，采用四溴化硅和乙酸乙烯酯代替了致癌性、易挥发的乙醛，不稳定的乙酰溴，不易控制的溴化氢，避免了对生产设备和操作防护的高要求，并且易投料定量，环保、成本低。第六，采用本申请的技术方案，产率高、纯度高。上述技术方案中，反应原料选择、催化剂的选择、萃取剂的选择、试剂用量、反应时间、反应温度，都是经过长期复杂的实验得到的，是上述众多因素的协同作用共同支撑起本发明的有益效果。具体实施方式以下结合实施例对本发明做进一步阐述。这些实施例仅是出于解释说明的目的，而不限制本发明的范围和实质。对于本发明所属
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应视为属于本发明的保护范围。实施例中所用纯度的检测条件为：气相色谱分析由agilent7890a型气相色谱仪测定，色谱条件：hp-5色谱柱，进样口温度220℃，进样量0.2μl，分流比1：50，程序升温，初始温度50℃，10℃/min升温至180℃，保持10min，fid检测器：250℃，h230ml/min，空气300ml/min，吹扫20min。纳米四氧化三铁的制备：1)将二价铁盐(feso4·7h2o)和三价铁盐(fecl3·6h2o)按照2:3的摩尔比混合后，加入纯水，使得铁盐总浓度为0.6mol/l；2)将温度调节至45℃，边搅拌缓慢加入氨水，至溶液ph为9；3)加入表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，剧烈搅拌60min，其中表面活性剂的用量为二价铁盐用量的10％；4)用磁体沉降后静置5min，取沉淀物，用纯水和无水乙醇交替洗涤沉淀物至洗水的ph为中性；5)将沉淀物置于烘箱中干燥5h，得纳米地四氧化三铁。制得的纳米四氧化三铁具有超顺磁性、非水溶性，粒径为250-300nm。实施例1在装有机械搅拌器的反应瓶中加入纯水40.6ml，纳米四氧化三铁0.4g，温度保持在6℃，搅拌3min后加入四溴化硅145ml，搅拌5min后缓慢加入乙酸乙烯酯377ml，将温度调至15℃，反应一段时间后结束反应；用磁体将纳米四氧化三铁从反应后的混合液中分离，再将混合液过0.22μm有机滤膜除去固体杂质；将混合液冷却至4℃并保持，向其中加入萃取剂100ml，搅拌15min后加入纯水30ml，搅拌5min，静置5min，取有机相，加入纯水40ml搅拌5min，静置5min，取有机相减压蒸馏，除去馏分，即得产品1-溴乙基乙酸酯。其中萃取剂为二氯甲烷和氯仿体积比为2:1的混合液。实验结果如表1所示。表1反应时间对产物的影响反应时间203040455060120产率72.9％87.6％89.1％90.2％90.1％91.0％91.6％纯度98.6％99.7％99.8％98.3％92.1％89.9％88.7％实施例2在装有机械搅拌器的反应瓶中加入纯水54.0ml，纳米四氧化三铁0.6g，温度保持在6℃，搅拌5min后加入四溴化硅150ml，搅拌5min后缓慢加入乙酸乙烯酯，将温度调至15℃，反应40min结束反应；用磁体将纳米四氧化三铁从反应后的混合液中分离，再将混合液过0.22μm有机滤膜除去固体杂质；将混合液冷却至4℃并保持，向其中加入萃取剂100ml，搅拌15min后加入纯水30ml，搅拌5min，静置5min，取有机相，加入纯水40ml搅拌5min，静置5min，取有机相减压蒸馏，除去馏分，即得产品1-溴乙基乙酸酯。其中萃取剂为二氯甲烷和氯仿体积比为2:1的混合液。实验结果如表2所示。表2四溴化硅与乙酸乙烯酯用量体积比对产物的影响实施例3在装有机械搅拌器的反应瓶中加入纯水54.0ml、催化剂，温度保持在6℃，搅拌5min后加入四溴化硅150ml，搅拌5min后缓慢加入乙酸乙烯酯430ml，将温度调至15℃，反应40min结束反应；用磁体将纳米四氧化三铁从反应后的混合液中分离，再将混合液过0.22μm有机滤膜除去固体杂质；将混合液冷却至4℃并保持，向其中加入萃取剂100ml，搅拌15min后加入纯水30ml，搅拌5min，静置5min，取有机相，加入纯水40ml搅拌5min，静置5min，取有机相减压蒸馏，除去馏分，即得产品1-溴乙基乙酸酯。其中萃取剂为二氯甲烷和氯仿体积比为2:1的混合液。实验结果如表3所示。表3催化剂种类及用量对产物的影响实施例4在装有机械搅拌器的反应瓶中加入纯水54.0ml，纳米四氧化三铁0.6g，温度保持在6℃，搅拌5min后加入四溴化硅150ml，搅拌5min后缓慢加入乙酸乙烯酯430ml，将温度调至15℃，反应40min结束反应；用磁体将纳米四氧化三铁从反应后的混合液中分离，再将混合液过0.22μm有机滤膜除去固体杂质；将混合液冷却至4℃并保持，向其中加入萃取剂100ml，搅拌15min后加入纯水30ml，搅拌5min，静置5min，取有机相，加入纯水40ml搅拌5min，静置5min，取有机相减压蒸馏，除去馏分，即得产品1-溴乙基乙酸酯。实验结果如表4所示。表4萃取剂种类对产物的影响实施例5在装有机械搅拌器的反应瓶中加入纯水36.0ml，纳米四氧化三铁0.596g，温度保持在8℃，搅拌3min后加入四溴化硅100ml，搅拌10min后缓慢加入乙酸乙烯酯298ml，将温度调至18℃，反应45min结束反应；用磁体将纳米四氧化三铁从反应后的混合液中分离，再将混合液过0.22μm有机滤膜除去固体杂质；将混合液冷却至0℃并保持，向其中加入萃取剂149ml，搅拌15min后加入纯水74.5ml，搅拌10min，静置10min，取有机相，加入纯水59.6ml搅拌5min，静置5min，取有机相，加入纯水14.9ml搅拌5min，静置5min，取有机相减压蒸馏，除去馏分，即得产品1-溴乙基乙酸酯。其中萃取剂为二氯甲烷和氯仿体积比为2:1的混合液。产率为88.5％，纯度为97.6％。实施例6在装有机械搅拌器的反应瓶中加入纯水42.0ml，纳米四氧化三铁0.312g，温度保持在12℃，搅拌5min后加入四溴化硅120ml，搅拌10min后缓慢加入乙酸乙烯酯312ml，将温度调至20℃，反应30min结束反应；用磁体将纳米四氧化三铁从反应后的混合液中分离，再将混合液过0.22μm有机滤膜除去固体杂质；将混合液冷却至2℃并保持，向其中加入萃取剂78ml，搅拌10min后加入纯水45ml，搅拌10min，静置10min，取有机相，加入纯水25ml搅拌5min，静置5min，取有机相减压蒸馏，除去馏分，即得产品1-溴乙基乙酸酯。其中萃取剂为二氯甲烷和氯仿体积比为2:1的混合液。产率为89.0％，纯度为98.2％。实施例7在装有机械搅拌器的反应瓶中加入纯水60.0ml，纳米四氧化三铁0.70g，温度保持在10℃，搅拌5min后加入四溴化硅200ml，搅拌10min后缓慢加入乙酸乙烯酯520ml，将温度调至18℃，反应35min结束反应；用磁体将纳米四氧化三铁从反应后的混合液中分离，再将混合液过0.22μm有机滤膜除去固体杂质；将混合液冷却至4℃并保持，向其中加入萃取剂150ml，搅拌10min后加入纯水60ml，搅拌10min，静置10min，取有机相，加入纯水60ml搅拌5min，静置5min，取有机相减压蒸馏，除去馏分，即得产品1-溴乙基乙酸酯。其中萃取剂为二氯甲烷和氯仿体积比为2:1的混合液。产率为88.4.0％，纯度为99.3％。本申请的技术方案，各个环节衔接紧密，搭配合理，缺一不可，这种特定的组合构成的制备方法，产生了明显的协同增效作用。以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的
技术领域：
，均同理包括在本申请的专利保护范围内。当前第1页12