本研究旨在探讨合成2,4-二甲基苯甲酸的方法，希望通过这项研究为相关领域的合成化学和应用研究提供新的思路和实验支持。
背景:光固化涂料以其环境污染小,固化效率高等特点成为当今涂料发展的重点,而光引发剂是光固化涂料的重要组成部分,是决定涂料固化程度和固化速度的主要因素。因此作为光固化涂料核心组分的光引发剂的研制更是备受关注。
传统的光引发剂主要有二苯甲酮、安息香醚及其衍生物等。这些光引发剂的引发效率很高,已经在实际生产中大量应用,但它们存在一些难以克服的缺点。酰基膦氧化合物是目前已知的最好的光引发剂之一,具有固化效率高,涂膜无黄变,适合于厚层白色涂料等优点,是目前研究的重点。2,4-二甲基苯甲酸是合成酰基膦氧化合物的中间体。
合成：
1. 方法一：
（1）α-氯代2,4-二甲基苯乙酮(酰基化)的合成
在装有电动搅拌装置、恒压滴液漏斗和球形冷凝管(上装有氯化钙干燥管)的500 mL干燥的四口烧瓶内放入160 mg三氧化二铁和106g(约1 mol)间二甲苯,加热到100 ℃时滴加110 mL氯乙酰氯,1 h内滴完,保持温度不变继续反应,约7 h后测定无氯化氢气体放出后结束反应。
将上述生成物倒入热的盐酸溶液[V(浓盐酸)∶V(水)=1∶4]中,放入冰水中急冷同时迅速搅拌,生成物呈粒状析出,得到粗产品,产率88%～91%,用80%乙醇溶液重结晶可得到白色针状晶体—α-氯代-2,4-二甲基苯乙酮。
（2）2,4-二甲基苯甲酸的合成
在装有电动搅拌装置、温度计和通气管的500 mL四口烧瓶中加入25%的氢氧化钠溶液约50 g(约40 mL),通入氯气,用冷水浴冷却直至氯气达饱和。
在反应装置中加入40%的NaOH溶液约14 mL和溴化二甲基苄基烃铵溶液(ω(C2H4OBrN)=5%)25 mL,加热到50 ℃后在溶液中加入30g α-氯代-2,4-二甲基苯乙酮,搅拌约3 min(使之混合均匀)后缓慢通入氯气,同时保持温度稳定在50～60 ℃之间。溶液颜色开始变红,氯仿反应开始。每隔30 min加一次40%NaOH溶液14 mL,加入4～5次后颜色逐渐变为浅黄色且颜色不再改变,停止通氯气。
继续向反应体系中加入50%的NaOH溶液15 mL,加热回流7 h后,停止反应。将生成物倒入冰水浴中急冷,抽滤除去凝固油,向滤液中加入20 mL浓盐酸酸化,出现白色沉淀,抽滤得粗产品。用乙醇-水溶液重结晶得到白色晶体,在80 ℃真空干燥得到目的产物,反应的总产率为80%。
2. 方法二：
首先以间二甲苯和氯乙酰氯为原料经由Fridel-Crafts反应制备得到α-氯-2,4-二甲基苯乙酮,通过正交实验对合成反应的各影响因素进行了优化,得到了该步反应的最优条件。然后经卤仿反应制备2,4-二甲基苯甲酸,在该步骤中,根据改革传统方案中所提到的用氯气在氢氧化钠催化下反应的方法,直接用次氯酸钠代替,成功合成了2,4-二甲基苯甲酸,用该方法毒性较小的次氯酸钠液体代替剧毒氯气,不但环境污染小,而且反应易于控制,反应收率较高,是一条更适宜于工业化的路线,该方法证明了卤仿反应的实质是次氯酸钠中的氯在起作用。
参考文献：
[1]陈炳和,赵辉爽. 2,4-二甲基苯甲酸的制备反应机理探讨及合成工艺改进 [J]. 化工进展, 2008, (10): 1650-1653.
[2]吕九琢,赵辉爽. 2,4-二甲基苯甲酸的制备 [J]. 石油化工高等学校学报, 2002, (04): 48-50.
[3]吕九琢,赵辉爽. 2,4-二甲基苯甲酸的合成 [J]. 北京石油化工学院学报, 2002, (01): 30-33.
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