4-溴丁酸甲酯的合成方法

 

基本信息：

别名：4-溴丁酸甲酯、4-溴正丁酸甲酯；

CAS No：4897-84-1

分子式：C5H9BrO2

分子量：181.03

物理状态：无色透明至淡黄色液体

熔点：175-190 °C

沸点：186-187 °C

密度：1.434

用途：可用于制备环丙基甲氰衍生物，该类衍生物是一种重要的高活性化合物。

4-溴丁酸甲酯（Methyl 4-bromobutyrate）是一种重要的化学中间体，广泛应用于医药、农药及精细化工领域。其合成方法主要基于丁酸甲酯的溴化反应，以下详细介绍常见的合成路线及工艺步骤。

 

1. 丁酸甲酯的溴化反应

这是最常见的合成方法，采用丁酸甲酯作为基础原料，通过溴化生成4-溴丁酸甲酯。

反应式

工艺步骤

原料准备：

丁酸甲酯（C5H10O2）：主反应物，市售或实验室自制。

溴素（Br2）：提供溴源。

催化剂：常用过氧化物（如过氧化苯甲酰）或紫外光引发反应。

溶剂：常用无水二氯甲烷、四氯化碳等惰性溶剂。

 

反应过程

在搅拌条件下，将丁酸甲酯溶于溶剂中，并将体系温度控制在0-10°C。

缓慢滴加溴素，同时保持反应温度稳定，以避免副反应生成多溴化合物。

通过加入催化剂或紫外光引发反应，加速溴化过程。

 

后处理

反应完成后，用稀碱液中和溶液中的氢溴酸及其他酸性杂质。

用水多次洗涤产物，去除无机杂质。

萃取并进行减压蒸馏，提纯得到4-溴丁酸甲酯。

收率：在控制良好的条件下，产率可达80%-90%。

丁酸的酯化与溴化

对于需要从基础化合物制备的情况，可以通过以下两步合成4-溴丁酸甲酯：

 

酯化反应

将丁酸与甲醇在酸性催化剂（如硫酸或对甲苯磺酸）作用下进行酯化，生成丁酸甲酯。

酯化反应在回流条件下进行，并通过分水器去除副产物水。

溴化反应

酯化后得到的丁酸甲酯直接进行溴化，步骤同上述方法。

 

溴化试剂的改良

为了减少溴素的使用量，部分方法采用N-溴代丁二酰亚胺（NBS）作为溴化剂，在过氧化物催化下进行自由基溴化反应。

优点：

副产物少，产物纯度高。

溴素用量更低，更加环保。

反应条件：

温度：25-50°C

催化剂：过氧化苯甲酰或AIBN（偶氮二异丁腈）

 

注意事项

控制温度：低温有助于抑制多溴化产物的生成，提高目标产物的选择性。

溴素操作：溴素具有强腐蚀性和毒性，操作时应在通风良好的环境下进行，佩戴必要的防护装备。

废液处理：溴化反应产生的废液需进行脱溴处理，以减少环境污染。

 

4-溴丁酸甲酯的合成方法主要基于丁酸甲酯的溴化反应。通过优化反应条件，如控制溴素用量、选择适宜的催化剂及溶剂，可有效提高产率和纯度。