75-98-9 / 特戊酸

特戊酸是一种非常重要的化工原料，广泛应用于有机合成中，尤其在抗生素类药品的合成工业中，由它合成的特戊酞氯是很多抗生素类药品合成中的优良保护剂。主要用于粘合剂、药物、引发剂和香料的制造，如用于制造烯烃聚合的引发剂叔丁基过氧化特戊酸醋(TBPP)；用于制造若干缓释类药剂；特戊酸脱氢皮醋用于治疗风湿性关节炎；特戊酸烯丙醋加人到其它高分子物质中，作为发胶定型剂的组分；用于抗出汗剂的制造；制造特戊酰氯；用于制造广谱除草剂、选择性萃取剂、防霉剂、汽油添加剂、汽车刹车液。目前，国内特戊酸尚处于小规模试生产阶段，其应用领域正逐渐扩大，出口也较为俏销，市场前景看好。

【基本信息】
中文名：特戊酸
化学名：2,2-二甲基丙酸
别 名：三甲基乙酸
英文名：Pivalic acid
化学式：C5H10O2
分子量：102.13
CAS号：75-98-9

图1为特戊酸立体结构式

【理化性质】[3]
针状晶体。相对密度0.905(50℃)。熔点35.3～35.5℃。沸点163.7～163.8℃。溶于乙醇、乙醚。不易水解，可在任何pH值下使用。

【合成工艺】[4]
1、甲酸、硫酸、异丁醇法
反应式：
HCOOH+(CH3)2CH-CH2OH==(H2SO4)==(CH3)3-CCOOH+H2O
该法使用浓度为85%以上的甲酸，用硫酸作为催化剂和脱水剂，反应后进行水或冰解、萃取和蒸馏得到特戊酸。

2、羰基合成法
特戊酸主要是从碳基合成法得到。该法以异丁烯、气体为原料，采用液体强酸作为催化剂，反应式如下：
(CH3)2C=CH2+CO+H2O===(CH3)3C-COOH
该反应是一个原子经济型反应，使用液体强酸作为催化剂，催化体系主要有硫酸、硫酸-磷酸、磷酸-BF3、HF等，但在这些体系中又以硫酸使用最为广泛。整个过程反应机理如下：
异丁烯与催化剂硫酸中的质子生成叔丁基碳正离子，反应式如下：
(CH3)2C=CH2+H+===(CH3)3C+
碳正离子与进行碳基合成反应生成特戊酰正离子：
(CH3)3C++CO===(CH3)3C-CO+
特戊酞正离子与水反应生成特戊酸、并释放出催化剂质子：
(CH3)3C-CO++H2O===(CH3)3C-COOH+H+

3、相转移催化氧化片呐酮制备特戊酸[1]
合成方法：在装有温度计、机械搅拌器和恒压滴液漏斗的l000mL三口瓶中，加入560g 20%的次氯酸钠水溶液、5g季铵盐。控制在室温下，边搅拌边慢慢从滴液漏斗中加入50g片呐酮。滴加完后，在室温下搅拌反应2h。
反应完毕后，在三口瓶上装上冷凝器，加热，使沸点低于水的低沸物随蒸气 蒸出。然后将混合物冷却至50℃，从滴液漏斗中加入150mL浓硫酸，中和热使 一些特戊酸和水一同蒸出。当加完酸后，加热，将特戊酸和水一同蒸出。在全部特戊酸已经蒸出后，比水重的液体开始蒸出时，停止蒸馏。将馏出物中的特戊酸 与水分开，特戊酸用氯化钙干燥后减压蒸馏，收集75 ~78℃/2666 Pa馏分，得35g产物，mp34-35℃。

【用途】
三甲基乙酸是生产氨基甲酸酯类杀虫剂唑蚜威的中间体，也是生产除草剂异恶草松的中间体。由三甲基乙酸制备的引发剂过氧化叔丁酯是氯乙烯、乙酸乙烯、苯乙烯、丙烯酸酯等聚合的高效引发剂，比其他过氧化物引发剂稳定，能在各种pH值的水溶液和低温中使用。三甲基乙酸的衍生物广泛用于向分子中引入叔丁基官能团，可作香料、液体胶黏剂、润滑剂、增湿剂的成分及初级原料。三甲基乙酸还可作治疗关节炎、肺结核、牛皮癣的药物原料，是生产氨苄青霉素、头孢唑啉类抗生素的关键原料——三甲基乙酰氯的原料。
特戊酸是除草剂异恶草松的中间体，也是医药氟甲松、呋氨苄、双特代肾上腺的原料，也可生产氨苄青霉素等。
另外，特戊酸还可用作农药、医药、染料中间体，也用于高档涂料、聚合引发剂、感光材料、香料、润滑油等。用于生产烯烃聚合引发剂TBPP的原料，也用于生产聚氯乙烯的稳定剂和香料的原料等。

【主要参考资料】
[1]丁养军等.相转移催化氧化片呐酮制备特戊酸[J],化学试剂,1996,18(3):182-187.
[2]葛发祥等.特戊酸合成工艺的研究[J],应用技术,1992(2):14-15.
[3]特戊酸-化学物质辞典-中国工具书网络出版总库.
[4]黄斌.羰基合成特戊酸工艺技术改进[J],技术进步,2004,25-27.