一锅法合成三氯乙醇

陶贤平，马志军，张春美

(南通职业大学 化学与生物工程学院，江苏 南通 226007 )

2，2，2-三氯乙醇为吸湿性无色液体，低温下为菱形片状结晶，有醚样嗅味，能与醇、醚互溶，微溶于热二甲苯和其他高沸点的溶剂，溶于水，水溶液pH为5 ～6。三氯乙醇最初被用作金属部件的去污清洁剂和纺织工业上的洗涤剂，目前主要用作农药、医药中间体及有机合成［1-6］。

三氯乙醇的合成有还原法和缩合法。还原法［7-8］采用氢化铝锂为还原剂，将三氯乙醛、三氯乙酸、三氯乙酸乙酯或三氯乙酰氯慢慢加到氢化铝锂的乙醚悬浮液中进行反应，收率分别为73%，31%，80%，64%，还有采用负载型氢化硼钠还原及相转移催化氢化硼钠还原的研究报道［9］。此类还原剂价格较贵，主要用于实验室合成及小批量生产。缩合法有多种:①甲醛与三氯甲烷在液氨中缩合［10］，叔丁醇钾催化，收率48%;②三氯乙醛与环己酮在甲苯中缩合［11］，锆催化，收率70%;③三氯乙醛与三乙醇铝在乙醇中缩合［12］，收率80%以上，该法较为经济，为多数企业采用。作者在缩合法③的基础上提出了以三氯乙醛与乙醇在乙酸乙酯存在下合成三乙醇铝，中间体不经分离，直接与三氯乙醛缩合制备目标化合物的一锅法工艺。该工艺避免了三乙醇铝吸湿性强、浓缩提纯易升华的问题，操作简单，成本降低，有利于工业化生产。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

铝粉、无水乙醇、乙酸乙酯、无水三氯化铝、氯化汞、硫酸、乙醚均为分析纯;三氯乙醛(含量≥97%)，工业品;4A 型分子筛(吸水量＞210 mg/g)。

JJ-2 数显恒速电动搅拌器;HH-S-2 型数显恒温水浴锅;FA-1004N 电子天平;Φ20 ×700 真空精馏装置;Agilent-6980 型气相色谱仪;AVATAR 360 FTIR光谱仪;ARX-300 核磁共振仪。

1.2 实验方法

1.2.1 三乙醇铝的合成［13］在装有带氯化钙干燥管的冷凝器、搅拌器和温度计的500 mL 四口烧瓶中，加入4. 5 g 铝粉(0. 17 mol)、30 g 无水乙醇(0.65 mol)、20 g 乙酸乙酯以及1.5 g 三氯化铝催化剂和0.03 g 氯化汞，水浴缓缓加热促其反应，先维持反应温度在65 ～70 ℃约15 min，再升温至74～75 ℃回流搅拌1 h。快速搅拌下逐渐补加60 g 乙酸乙酯，继续回流搅拌4 h，冷却至70 ℃左右，待缩合。

1.2.2 三氯乙醇的合成 加入经4A 分子筛干燥处理的三氯乙醛62.3 g(0.41 mol)，60 g 乙酸乙酯，维持温度在76 ～77 ℃回流反应26 h。缩合反应完毕，先将乙酸乙酯蒸出，然后慢慢滴加65 g 20%硫酸，加完回流搅拌1 h，以保证三氯乙醇铝分解完全。水蒸气蒸馏，分出油层，水层加入50 mL ×2 乙醚萃取，少量无水硫酸镁干燥，蒸除乙醚，减压蒸馏收集94 ～97 ℃/1.6 kPa 的馏分，即为三氯乙醇粗品，气相色谱测含量，反应收率80.4%。

副反应［14］:

1.3 分析方法

气相色谱仪分析三氯乙醇含量，红外与核磁共振仪进行结构表征。

气相色谱仪(氢火焰检测器)，色谱柱采用Φ3 mm × 2 m 不锈钢填充柱，5% PEG-20M/ChromosorbWAW-DMCS(60 ～80 目)。操作条件:柱温165 ℃，汽化室温度210 ℃，检测器温度210 ℃，载气N2的流量10 mL/min，氢气30 mL/min，空气250 mL/min。归一法定量。

2 结果与讨论

2.1 铝粉与乙醇摩尔比对三氯乙醇收率的影响

反应条件:4.5 g 铝粉(0.17 mol)，适量无水乙醇，20 g 乙酸乙酯以及1. 5 g 三氯化铝催化剂和0.03 g 氯化汞，回流1 h，加60 g 乙酸乙酯后继续回流反应4 h;缩合反应加入三氯乙醛62. 3 g(0.41 mol，铝粉与三氯乙醛摩尔比为1∶2.4)，60 g乙酸乙酯，76 ～77 ℃回流反应23 h。通过改变无水乙醇用量，考察铝粉与乙醇摩尔比对三氯乙醇收率的影响，结果见表1。

表1 铝粉与乙醇摩尔比对三氯乙醇收率的影响Table 1 Effect of molar ratio of aluminum powder and ethanol on the yield of trichloroethanol

由表1 可知，三氯乙醇收率随乙醇用量的增加而提高，当铝粉与乙醇摩尔比为1∶3.8 时，收率趋于平缓，摩尔比1∶5.4 时，收率反而下降。考虑溶剂乙酸乙酯回收套用等因素，取摩尔比1∶3.8(30.0 g 乙醇)适宜。

2.2 铝粉与三氯乙醛摩尔比对三氯乙醇收率的影响

反应条件:铝粉与乙醇摩尔比1 ∶3.8，其余同上，考察缩合反应时铝粉与三氯乙醛摩尔比对三氯乙醇收率的影响，结果见表2。

表2 铝粉与三氯乙醛摩尔比对三氯乙醇收率的影响Table 2 Effect of molar ratio of aluminum powder and paraldehyde on the yield of trichloroethanol

由表2 可知，铝粉与三氯乙醛摩尔比1∶2.4 时最佳，取铝粉与三氯乙醛摩尔比1∶2.4。

2.3 缩合反应溶剂对三氯乙醇收率的影响

反应条件:铝粉与三氯乙醛摩尔比1∶2.4，其余同上，改变缩合反应的溶剂种类，考察其对三氯乙醇收率的影响，结果见表3。

表3 缩合溶剂对三氯乙醇收率的影响Table 3 Effect of condensation solvent on the yield of trichloroethanol

由表3 可知，乙酸乙酯作缩合反应溶剂时，收率最高。

2.4 缩合反应时间对三氯乙醇收率的影响

反应条件:缩合反应溶剂为60 g 乙酸乙酯，其余同上，改变缩合反应时间，结果见表4。

表4 缩合反应时间对三氯乙醇收率的影响Table 4 Effect of reaction time on the yield of trichloroethanol

由表4 可知，缩合反应23 h 时，三氯乙醛并没有反应完全;缩合反应时间为26 h 时，收率增至80.4%;反应时间为30 h 时，收率有下降趋势。取缩合反应时间26 h。

2.5 三氯乙醇的提纯

合成粗品经气相色谱分析，三氯乙醇含量90%左右。对粗品进行减压精馏，选用θ 型不锈钢压延孔环填料，回流比1∶4，精馏提纯后，产品的三氯乙醇含量≥99.0%，精馏收率91.1%。

2.6 产品的结构表征

2.6.1 IR 谱 采用KBr 压片，精制三氯乙醇的IR，γ/cm－1:3 349 (宽)，1 243，1 092 (强)，1 019(—OH)，2 933，1 443(—CH2)，815，718(强)，569(C—Cl)。

2.6.21H NMR 谱1H NMR(DMSO)δ:2.51(1H，s，OH)，4.03(2H，s，CH2)。

产品红外光谱和核磁共振谱的分析结果与文献相符，可确认产品结构是三氯乙醇。

3 结论

(1)以乙酸乙酯作为制备三乙醇铝和三氯乙醇的共同溶剂，一锅法合成了三氯乙醇，避免了乙醇铝吸湿性强、易升华、难提纯的问题，简化了工艺操作。

(2)一锅法合成三氯乙醇的最佳工艺条件为:反应物摩尔比n(铝粉)∶n(乙醇)∶n(三氯乙醛)=1∶3.8∶2.4，缩合溶剂为60 g 乙酸乙酯，缩合反应时间26 h，反应收率80.4%。

［1］ 柏海玲.新型低毒农药氯甲胺磷通过湖北省科技厅的鉴定［J］.农药研究与应用，2007(6):38.

［2］ 王宗君，胡文祥，张良军.二苯羟乙酸糖酯酶促合成研究［J］.当代化工，2010，39(1):17-19.

［3］ 杨建.犬螨虫病脱毛的治疗［J］.养犬，2011(3):15.

［4］ Onas S，Johansson K，Solt K S.Binding of the general anesthetics chloroform and 2，2，2-trichloroethanol to the hydrophobic core of a four-α-helix bundle protein［J］. Photochemistry and Photobiology，2003，77(1):89-95.

［5］ 张晓鸿，袁丽，杨东.酚氧基联烯基醚单体的原子转移自由基聚合研究［J］. 化学学报，2009，67(16):1897-1902.

［6］ 刘太奇，操彬彬. 具有潜在亲电性的环氧乙基聚酰胺的制备［J］. 高分子材料科学与工程，2010(11):137-139 .

［7］ Brown H C，Narasimhan S，Choi Y M.Effect of cation and solvent on the reactivity of saline borohydrides for reduction of carboxylic esters.Improved procedures for the conversion of esters to alcohols by metal borohydrides［J］. J Org Chem，1982，47(24):4702-4708.

［8］ 张大国.精细有机单元反应合成技术［M］.北京:化学工业出版社，2009:126.

［9］ Rajan R，Badgujar S，Kaur K，et al.Practical and chemoselective reduction of acyl chloride to alcohol by borohydride in aqueous dichloromethane［J］.Synth Commun，2010，40(19):2897-2907.

［10］Bal’on Y G，Shul’man M D，Vakulenko L I.Preparation and some properties of 1，1，1-trihalo-2-alkanols［J］.J Org Chem，1989，25(7):1231-1237.

［11］ Krohn K，Knauer B，Kuepke J. Zirconium alkoxide catalyzed oppenauer oxidation using chloral as the hydride acceptor［J］.Synthesis，1996(11):1341-1344.

［12］林原斌，刘展鹏，陈红飙. 有机中间体的制备与合成［M］.北京:科学出版社，2006:118，158-160.

［13］王军，刘文斌. 乙醇铝的合成方法:CN，1483511［P］.2004-03-01.

［14］赵继芳.乙醛缩合法制乙酸乙酯的研究［J］. 上海化工，2004(8):10-11.