布洛芬的绿色合成课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,布洛芬合成的绿色化专题报告,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,C,13,H,18,0,2,，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,Na,2,CO,3,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,99%,(,包括醋酸,),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：,合成步骤较多，分,6,步进行。,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,16h,。,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：,合成路线短，只需,3,步。,原子利用率高，为,77.44, 。,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,以氟化氢作为可回收利用的催化剂，显示出优越性。步骤2和3的雷尼镍与钯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，,PdCl,2,(PPh,3,),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,PdCI,2,-(PPh,3,),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,。,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,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,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。,谢谢大家！,