布洛芬的綠色合成

布洛芬合成的綠色化專題報告第1頁，共16頁。綠色合成

在有機合成中應(yīng)用綠色化學(xué)的潔凈技術(shù),即是綠色合成的重要任務(wù)。它包括如下幾個方面的途徑:(1)采用無毒無害的原料和試劑;(2)在無毒無害的反應(yīng)條件(溶劑、催化劑等)下進行;(3)使化學(xué)反應(yīng)具有極高選擇性,極少的副產(chǎn)物,甚至達到“原子經(jīng)濟性”的程度,即在獲取新物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程中充分利用每個原料原子,實現(xiàn)“零排放”;(4)產(chǎn)品應(yīng)是對環(huán)境無害的“綠色合成”的目標——應(yīng)當(dāng)是符合綠色化學(xué)的要求,實現(xiàn)理想的合成。實現(xiàn)理想的合成,有兩個定量的指標:其一是原子經(jīng)濟性;其二是E指數(shù)。第2頁，共16頁。布洛芬的基本介紹布洛芬(Ibuprofen，Brufen)的結(jié)構(gòu)式為：化學(xué)名為：2一(4一異丁基苯基)丙酸，又名異丁苯丙酸、拔怒風(fēng)，又稱異丁洛芬。分子式為C13H1802，分子量為206.28。物理性質(zhì)：本品為白色結(jié)晶狀粉末，稍有特異臭，幾乎無味，在乙醇、丙酮、氯仿或乙醚中易溶，在水中幾乎不溶，在NaOH和Na2CO3溶液中易溶，熔點74.5℃～77.5℃。藥理作用：本品屬于消炎鎮(zhèn)痛藥，其消炎鎮(zhèn)痛作用強，副作用小，適用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、骨關(guān)節(jié)炎、強直性脊椎炎，其特點是消化不良反應(yīng)少，對阿司匹林、保泰松不能耐受的病人可改用本品。第3頁，共16頁。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傳統(tǒng)合成方法（Boots公司的Brown合成法）原子經(jīng)濟性

~40%第4頁，共16頁。第一步第二步第三步BHC公司新發(fā)明的綠色合成法簡單多了！原子經(jīng)濟性~99%(包括醋酸)獲1997年美國總統(tǒng)“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”第5頁，共16頁。兩種合成方法的原子經(jīng)濟性的分析

原子經(jīng)濟性%=（布洛芬分子量/所有反應(yīng)物分子量）×100%=（206/514.5）×100%=40.03%。第6頁，共16頁。兩種合成方法的原子經(jīng)濟性的分析原子經(jīng)濟性%=（布洛芬分子量/所有反應(yīng)物分子量）×100%=（206/266）×100%=77.44%。如果考慮到第一步反應(yīng)產(chǎn)生的醋酸回收利用，則原子經(jīng)濟性升至99%。第7頁，共16頁。Boots合成法的缺點

該合成路線是目前國內(nèi)較為成熟的適合工業(yè)生產(chǎn)的方法，但是存在著以下幾個問題：①合成步驟較多，分6步進行。②反應(yīng)過程中需要異丙醇鈉，若用金屬鈉，存在安全隱患；若用NaOH，反應(yīng)周期長，需要16h。③用原子的經(jīng)濟性原則來衡量，原子利用率為40.03％。存在著原料消耗大、成本高、收率低、三廢多等缺點，不能體現(xiàn)綠色化學(xué)的宗旨。第8頁，共16頁。BHC合成法的優(yōu)點

該法與目前國內(nèi)的合成路線比較，存在著以下優(yōu)點：①合成路線短，只需3步。②原子利用率高，為77.44％。③兩種方法進行對照，新方法少產(chǎn)生37％的廢物，符合綠色化學(xué)的思想。第9頁，共16頁。

兩條合成路線的對比分析：

第一步都是經(jīng)異丁基苯的?；a(chǎn)生相同的產(chǎn)物。在第一步中Boots法使用化學(xué)計量的三氯化鋁，這會產(chǎn)生大量無用副產(chǎn)物水合三氯化鋁，通常此廢物未回收。BHC法以氟化氫作為可回收利用的催化劑，顯示出優(yōu)越性。步驟2和3的雷尼鎳與鈀催化劑也可回收利用。

Boots法：需六步，BHC法：需三步。消除了大量的廢物，生產(chǎn)能力大得多，在較短的時間和較少的資金投入下，生產(chǎn)效率高得多等優(yōu)點。在環(huán)境效益與低投入獲益方面，綠色合成顯示出極大的優(yōu)勢。第10頁，共16頁。BHC合成法尚存在的問題BHC合成法中的關(guān)鍵反應(yīng)即：第三步的羰基化反應(yīng)的貴金屬Pd催化劑的分離回收和循環(huán)利用問題，是一個尚待進一步解決的問題。

例如：Mott等在反應(yīng)完成后采用萃取手段回收鈀催化劑，PdCl2(PPh3)2的回收率達到81％．Jayasree等采用1％Pd／C固載催化劑，催化劑可循環(huán)使用4次，而沒有使得催化活性和選擇性的下降．因此尋找簡便、經(jīng)濟的催化劑的回收方法是今后研究的重點。第11頁，共16頁。BHC合成法尚存在的問題羰基化反應(yīng)催化活性和選擇性受CO壓力影響很大，只有在高壓（16～34MPa）下，選擇性才達到96%以上，因此開發(fā)合適的催化劑體系，設(shè)定相應(yīng)反應(yīng)溫度以獲得CO低壓下較高的催化活性和選擇性是當(dāng)今研究的重點。例如：最近Seayad等報道了一種新的反應(yīng)體系，用PdCI2-(PPh3)2／Ts0H／LiCl作催化劑，甲乙酮為溶劑，反應(yīng)溫度115℃，CO壓力5.4MPa，布洛芬的選擇性大于95％，并有較高的反應(yīng)活性(T0F=1200h-1).隨后他們換用一種新型的鈀系催化劑在上述催化體系下，催化活性進一步提高(T0F=1315h-1)，僅用很少量的催化劑和很短的反應(yīng)時間(0.6h)，布洛芬的選擇性就高達99％。第12頁，共16頁。合成布洛芬的其它方法1.對異丁基苯乙烯羰基化合成布洛芬從對異丁基苯乙烯(IBS)出發(fā)，可通過(1)氫甲?；脱趸?2)氫酯化和水解(3)氫羧化反應(yīng)制得布洛芬。合成路線如下圖所示第13頁，共16頁。合成布洛芬的其它方法2.利用對異丁基苯乙烯氰化再水解的方法合成布洛芬，這條路線要使用新蒸餾的毒性物HCN，易放熱低聚，另外，反應(yīng)產(chǎn)率也不高。合成路線如下圖所示：3.另外，通過芳基乙酸的a-位甲基化、a-芳基丙烯酸的氫化反應(yīng)等也可制得布洛芬．第14頁，共16頁。報告小結(jié)

布洛芬的合成有多種方法，但目前已實現(xiàn)工業(yè)化的僅有Boots法和BHC法．BHC工藝是迄今布洛芬生產(chǎn)中最為先進的技術(shù)，這一方法具有合成簡單、原子經(jīng)濟性高、污染小的特點，是典型的環(huán)境友好清潔生產(chǎn)工藝．今后布洛芬合成的研究和開發(fā)重