三苯基氯甲烷的研究进展

2019-11-19李培培冯维春

山东化工 2019年20期

李培培，岳涛，梁辉，冯维春*

(1.山东春旭化工设计有限公司，山东济南 250014；

2. 山东省化工研究院山东省水相有机合成及高效清洁分离工程技术研究中心，山东济南 250014)

三苯基氯甲烷，别名三苯甲基氯和氯代三苯基甲烷，为无色或淡黄色的结晶状粉末，不溶于水，易溶于二硫化碳、正己烷、苯、石油醚等多种有机溶剂，微溶于醇、醚[1]。三苯基氯甲烷由于含有三苯甲基基团，三苯甲基碳正离子的稳定性相当高，所以三苯基氯甲烷是一种极活泼的卤代烃，极易发生SN1历程的亲核取代反应，且反应活性也比一般氯代烃高，比如水解、醇解、氨解、腈解等反应活性都很高。三苯基氯甲烷醇解生成三苯甲基醚衍生物，氨解生成三苯甲基胺衍生物[2]。

从19世纪70年代三苯基氯甲烷被合成以来，经历了一个多世纪的发展，合成工艺虽然已经比较成熟，但是普遍存在产率偏低，纯度不高和污染严重等问题，因此继续对三苯基氯甲烷的合成技术进行改进研究具有十分重要的现实意义。本文介绍了现有的生产工艺，并对未来研究及工业生产提出了建议。

1 三苯基氯甲烷现有生产工艺

1.1 苯-四氯化碳法

苯与四氯化碳在路易斯酸的存在下发生傅-克反应，反应方程式如下：

工艺过程：三氯化铝加入干燥无噻吩的苯中，混合均匀，搅拌下缓慢加入干燥的四氯化碳，升温反应一定时间，反应完毕将反应物加入预冷的稀盐酸溶液中水解，反应完毕，分取苯层，加热蒸去苯，结晶过滤得粗品，用石油醚、苯各洗一次，干燥，即得产品[3-5]。

此工艺为工业上首选的方法，但该工艺需要加入与底物同当量的腐蚀性强的易吸水的无水氯化物作催化剂，反应结束后催化剂用稀盐酸破坏掉，此方法不仅后处理工艺繁琐，而且会产生大量废水，已不满足现代清洁生产的需要。

李建民等[6]将Lewis酸负载在载体上作为催化剂，通过微波照射，将生成的复合物快速解离，用少量的催化剂完成反应，催化剂反复利用，收率80%。此工艺解决了催化剂使用量大的问题，但是收率偏低，产品纯度不高。洪道送[7]用铝粉与氯化氢气体替代传统的三氯化铝催化剂，用铝粉代替反应过程中所消耗的三氯化铝，收率85%。此工艺需要回收氯化氢气体并干燥，且没有解决反应结束后催化剂的后处理问题，不适宜规模化生产。

吴永平和王思回等[8]用1,3-二烷基咪唑氯铝酸盐的离子液体作为溶剂及催化剂，苯与四氯甲烷为原料反应生成三苯基氯甲烷，然后再采用超临界二氧化碳流体纯化得到三苯基氯甲烷，收率97.5%～99%。但是离子液体易吸收空气中的水分，吸水后性能大大降低，且一旦混有杂质，会影响其性能，实际应用能力并不大，而且价格很高，不适于工业化生产。

1.2 三苯基甲醇氯化法

1.2.1 氯化氢氯化

工艺过程：甲苯做溶剂，三苯基甲醇与浓盐酸在70℃下反应5 h，反应完毕后用无水硫酸钠干燥，旋蒸脱溶再冰浴冷却结晶，过滤干燥得产品，收率49.4%[9]。该方法反应条件温和、设备简单、操作便捷，且由于浓盐酸比其它氯化剂便宜，所以成本较低，但是该工艺收率较低，产品纯度不高。

晏日安等[10]将三苯基甲醇溶于脱噻吩的苯中，通入干燥的氯化氢气体，分层后有机相浓缩结晶，抽滤，石油醚洗涤，自然干燥，即得三苯基氯甲烷，收率96.91%。此方法工艺简单，但目前尚停留在实验室研究阶段，可以作为未来产业化的一种研究方向。

1.2.2 乙酰氯氯化

工艺过程：以苯做溶剂，加入三苯基甲醇后加热至回流，先加入一部分乙酰氯，并进行剧烈搅拌，固体溶解后，再加入剩余的乙酰氯，加热回流一段时间后冰浴冷却，再加入石油醚使产品析出，过滤并用石油醚洗涤后硅胶干燥，即得产品，收率85%[11]；Busetto,Luigi[12]用甲苯做溶剂，在80℃、惰性气体保护下反应2/3 h，收率能达到78%；Strazzolini,Paolo[13]以二氯甲烷为溶剂，0℃下滴加乙酰氯，完毕后室温继续反应1 h，收率能达到83%。

此类方法工艺简单，生产周期短，但产品收率和产品纯度不高。

1.2.3 双(三氯甲基)碳酸酯氯化

苏为科等[14]采用三苯基甲醇与双(三氯甲基)碳酸酯在有机溶剂中反应得到三苯基氯甲烷，收率98%。此方法反应收率高，反应条件温和，操作简单安全，且三废少，属于绿色合成路线。

1.2.4 其他氯化剂氯化

三氯化磷、五氯化磷、三甲基氯硅烷[15]、氯化亚砜、四氯化硒[16]等氯化剂都能用于三苯基甲醇生产三苯基氯甲烷，但是普遍存在收率不高，后处理困难，废液量大等难题。

综上所述，三苯基甲醇能够在干燥的氯化氢或双(三氯甲基)碳酸酯的作用下得到质量好且收率高的三苯基氯甲烷，但是原料三苯基甲醇的合成方法一般是用溴苯制备成格式试剂后，再与二苯甲酮反应制备[17]，工艺复杂，成本较高，因此三苯基甲醇的绿色、经济合成方法是该方法突破的关键。

1.3 三苯基甲烷氯化法

三苯基甲烷与四氯甲烷在惰性气体的保护下，250℃反应7 h，得到三苯基氯甲烷，收率99%[18]；三苯基甲烷与催化剂在苯中加热至40～50℃后加入氯化锂，用紫外光照射，滴加过氧化氢，反应4-6 h，收率99.4%[1]。此类方法收率高，产品质量好，但是反应条件苛刻，且原料三苯基甲烷价格昂贵，不适于大规模生产。

1.4 三苯基甲基甲醚氯化法

三苯基甲基甲醚与苯酰氯在70～100℃反应35 h，收率78%[19]。三苯基甲基甲醚与正庚烷中的亚硫酰氯反应1 d，收率达到96%。此类方法反应周期较长，产品纯度低，且三苯基甲基甲醚价格昂贵，难以进行工业化生产。

2 应用领域

2.1 化工原料和医药中间体

三苯基氯甲烷是一种重要的化工原料和医药中间体，是合成三苯基乙腈[20]、三苯甲基乙酰乙酸乙酯、1-三苯基甲基-4-咪唑甲醛、30-三苯基-11-脱氧甘草萜醇等有机化合物的重要原料，是合成头孢类药物、抗病毒药碘甙和抗艾滋病毒药物AZT逆转录酶抑制剂的重要中间体，是多肽合成中的基本化学试剂。三苯乙腈可用于钙离子拮抗剂、降压药和心脑血管药物的合成，是很多精细化工品的特定中间体，具有很大的应用价值。30-三苯基-11-脱氧甘草萜醇是一种运载抗癌前药的保肝药物载体，对治疗肝病方面有很好的效果。此外，三苯甲基衍生物也是一类重要的医药和有机化工中间体，可用于合成很多具有生理和药理活性的化合物。

2.2 普通官能团的保护剂

由于三苯甲基具有选择性高、引入方便、保护基团产物稳定和保护基团容易脱去的优点，三苯基氯甲烷在有机化工和药物合成中常用作胺类、醇类和硫醇类的基团保护。三苯基氯甲烷可以与核苷、单糖和多糖等化合物中的伯羟基发生反应达到保护官能团的作用，一般是把醇羟基转换成三苯甲基醚，并且生成的三苯甲基醚衍生物能够在各种温和的条件下脱下保护基。在高甜度甜味剂三氯蔗糖、L-茶氨酸[21]、钙离子拮抗剂氨氯地平[22]的合成中三苯基氯甲烷就分别起到保护羟基和氨基的作用，生成的三苯甲基醚衍生物或三苯甲基胺衍生物在烯酸条件下很不稳定，易脱去三苯甲基保护基团，从而在化学反应中起到保护基团的作用。

三苯基氯甲烷不仅可用于维悌希(Wittig)反应，形成内鎓盐，还可用于树脂聚合物的引发剂，有机反应的催化剂，面粉改良剂，纤维脱色剂及橡胶制品的交换剂等。