515-40-2 / 1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷的制備

背景及概述

1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷，中文別名2-氯甲基-2-苯丙烷; 氯代叔丁基苯，英文名稱(1-chloro-2-methylpropan-2-yl)benzene，CAS登記號為515-40-2，分子式為C10H13Cl，分子量為168.663，本品為透明無色液體，密度：1.047 g/mL at 25 °C(lit.)，沸點：95-96 °C10 mm Hg(lit.)，在正常的儲存和處理條件下，在室溫下密封的容器中保持穩定。儲存在陰涼，干燥，通風良好的地方。

圖1 1-氯-2-甲基-2-苯基丙烷性狀圖

制備

常見的芳基叔丁基烷基化反應大多采用叔丁醇和異丁烯等烷基化試劑，催化劑采用無水三氯化鋁、三氯化鐵和濃硫酸等。近年來還有以分子篩和離子液體為催化劑的研究報道。由于該反應為強放熱反應，無水 AlCl 3 催化劑活性高，劇烈放熱，反應難以控制，副產物較多，選擇性較差;無水 FeCl 3 催化劑反應易控制，但反應時間過長;濃硫酸對設備又有強的腐蝕性。使用這些催化劑均有金屬鹽廢渣或廢液產生，對環境污染嚴重。本文以自制的氧化鐵為催化劑，在無溶劑條件下，以氯代叔丁烷和鄰二甲苯為原料進行烷基化反應，合成了氯代叔丁基苯。

氧化鐵催化制備氯代叔丁基苯

氧化鐵催化劑制作工藝簡單，對環境更為友好，對設備基本沒有腐蝕，作為催化劑反應條件溫和，并且具有較高的選擇性及收率。

Fe2O3 催化劑的制備

將 0. 2 mol 氯化鐵溶于 150 mL 水中，滴加氨水(質量分數 28%)至 pH = 8～9，將水解生成的氫氧化鐵沉淀過濾、水洗、干燥后放入馬弗爐中，400 ℃下焙燒 3 h，得到氧化鐵粉末。

氯代叔丁基苯的合成

將 12. 00 mL 的鄰二甲苯和自制的氧化鐵粉末催化劑加入 100 mL 三口燒瓶中，待達到反應溫度50 ℃，攪拌下加入 13. 00 mL 氯代叔丁烷開始反應。反應中放出的氯化氫氣體用堿液吸收，至無氯化氫氣體放出時反應結束，收率 97. 77%。冷卻后，濾出固體催化劑，用質量分數 5% 的碳酸氫鈉溶液洗滌反應液，再水洗至中性，干燥后蒸餾，收集 213 ℃餾分，得 14. 3 g 純度 99. 3%的無色透明液體氯代叔丁基苯。

生產方法

本品是由苯和2-甲基-3-氯丙烯為原料制得。在100L搪瓷反應釜內加入2-甲基-3-氯丙烯142kg,苯365kg,在攪拌下加入硫酸180kg,室溫反應4~6h,靜置分去廢酸。苯層用水洗至中性,常壓蒸餾回收苯,減壓蒸餾,94~95oC /1.33kPa餾分為產品氯代叔丁基苯。

結果與討論

烷基化反應是親電取代反應，甲基的引入使得鄰二甲苯的烷基化反應比苯的烷基化反應更易進行。叔丁基的體積較大，在一取代鄰二甲苯的 3 位和 4 位時，受甲基空間位阻效應的影響，取代產物主要為 1，2-二甲基-4-叔丁基苯。

以氧化鐵催化烷基化的方法合成氯代叔丁基苯，反應過程不用添加溶劑，沒有廢液產生，對環境更為友好。

參考文獻

[1] Truce; Bee; Alfieri Journal of the American Chemical Society, 1949 , vol. 71, p. 752