75-98-9 / 特戊酸

特戊酸是一種非常重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于有機(jī)合成中，尤其在抗生素類藥品的合成工業(yè)中，由它合成的特戊酞氯是很多抗生素類藥品合成中的優(yōu)良保護(hù)劑。主要用于粘合劑、藥物、引發(fā)劑和香料的制造，如用于制造烯烴聚合的引發(fā)劑叔丁基過氧化特戊酸醋(TBPP)；用于制造若干緩釋類藥劑；特戊酸脫氫皮醋用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎；特戊酸烯丙醋加人到其它高分子物質(zhì)中，作為發(fā)膠定型劑的組分；用于抗出汗劑的制造；制造特戊酰氯；用于制造廣譜除草劑、選擇性萃取劑、防霉劑、汽油添加劑、汽車剎車液。目前，國內(nèi)特戊酸尚處于小規(guī)模試生產(chǎn)階段，其應(yīng)用領(lǐng)域正逐漸擴(kuò)大，出口也較為俏銷，市場前景看好。

【基本信息】
中文名：特戊酸
化學(xué)名：2,2-二甲基丙酸
別 名：三甲基乙酸
英文名：Pivalic acid
化學(xué)式：C5H10O2
分子量：102.13
CAS號：75-98-9

圖1為特戊酸立體結(jié)構(gòu)式

【理化性質(zhì)】[3]
針狀晶體。相對密度0.905(50℃)。熔點(diǎn)35.3～35.5℃。沸點(diǎn)163.7～163.8℃。溶于乙醇、乙醚。不易水解，可在任何pH值下使用。

【合成工藝】[4]
1、甲酸、硫酸、異丁醇法
反應(yīng)式：
HCOOH+(CH3)2CH-CH2OH==(H2SO4)==(CH3)3-CCOOH+H2O
該法使用濃度為85%以上的甲酸，用硫酸作為催化劑和脫水劑，反應(yīng)后進(jìn)行水或冰解、萃取和蒸餾得到特戊酸。

2、羰基合成法
特戊酸主要是從碳基合成法得到。該法以異丁烯、氣體為原料，采用液體強(qiáng)酸作為催化劑，反應(yīng)式如下：
(CH3)2C=CH2+CO+H2O===(CH3)3C-COOH
該反應(yīng)是一個(gè)原子經(jīng)濟(jì)型反應(yīng)，使用液體強(qiáng)酸作為催化劑，催化體系主要有硫酸、硫酸-磷酸、磷酸-BF3、HF等，但在這些體系中又以硫酸使用最為廣泛。整個(gè)過程反應(yīng)機(jī)理如下：
異丁烯與催化劑硫酸中的質(zhì)子生成叔丁基碳正離子，反應(yīng)式如下：
(CH3)2C=CH2+H+===(CH3)3C+
碳正離子與進(jìn)行碳基合成反應(yīng)生成特戊酰正離子：
(CH3)3C++CO===(CH3)3C-CO+
特戊酞正離子與水反應(yīng)生成特戊酸、并釋放出催化劑質(zhì)子：
(CH3)3C-CO++H2O===(CH3)3C-COOH+H+

3、相轉(zhuǎn)移催化氧化片吶酮制備特戊酸[1]
合成方法：在裝有溫度計(jì)、機(jī)械攪拌器和恒壓滴液漏斗的l000mL三口瓶中，加入560g 20%的次氯酸鈉水溶液、5g季銨鹽?？刂圃谑覝叵?，邊攪拌邊慢慢從滴液漏斗中加入50g片吶酮。滴加完后，在室溫下攪拌反應(yīng)2h。
反應(yīng)完畢后，在三口瓶上裝上冷凝器，加熱，使沸點(diǎn)低于水的低沸物隨蒸氣 蒸出。然后將混合物冷卻至50℃，從滴液漏斗中加入150mL濃硫酸，中和熱使 一些特戊酸和水一同蒸出。當(dāng)加完酸后，加熱，將特戊酸和水一同蒸出。在全部特戊酸已經(jīng)蒸出后，比水重的液體開始蒸出時(shí)，停止蒸餾。將餾出物中的特戊酸 與水分開，特戊酸用氯化鈣干燥后減壓蒸餾，收集75 ~78℃/2666 Pa餾分，得35g產(chǎn)物，mp34-35℃。

【用途】
三甲基乙酸是生產(chǎn)氨基甲酸酯類殺蟲劑唑蚜威的中間體，也是生產(chǎn)除草劑異惡草松的中間體。由三甲基乙酸制備的引發(fā)劑過氧化叔丁酯是氯乙烯、乙酸乙烯、苯乙烯、丙烯酸酯等聚合的高效引發(fā)劑，比其他過氧化物引發(fā)劑穩(wěn)定，能在各種pH值的水溶液和低溫中使用。三甲基乙酸的衍生物廣泛用于向分子中引入叔丁基官能團(tuán)，可作香料、液體膠黏劑、潤滑劑、增濕劑的成分及初級原料。三甲基乙酸還可作治療關(guān)節(jié)炎、肺結(jié)核、牛皮癬的藥物原料，是生產(chǎn)氨芐青霉素、頭孢唑啉類抗生素的關(guān)鍵原料——三甲基乙酰氯的原料。
特戊酸是除草劑異惡草松的中間體，也是醫(yī)藥氟甲松、呋氨芐、雙特代腎上腺的原料，也可生產(chǎn)氨芐青霉素等。
另外，特戊酸還可用作農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料中間體，也用于高檔涂料、聚合引發(fā)劑、感光材料、香料、潤滑油等。用于生產(chǎn)烯烴聚合引發(fā)劑TBPP的原料，也用于生產(chǎn)聚氯乙烯的穩(wěn)定劑和香料的原料等。

【主要參考資料】
[1]丁養(yǎng)軍等.相轉(zhuǎn)移催化氧化片吶酮制備特戊酸[J],化學(xué)試劑,1996,18(3):182-187.
[2]葛發(fā)祥等.特戊酸合成工藝的研究[J],應(yīng)用技術(shù),1992(2):14-15.
[3]特戊酸-化學(xué)物質(zhì)辭典-中國工具書網(wǎng)絡(luò)出版總庫.
[4]黃斌.羰基合成特戊酸工藝技術(shù)改進(jìn)[J],技術(shù)進(jìn)步,2004,25-27.