氰乙酸乙酯(Ethyl cyanoacetate)相关知识综述
一、基本属性
氰乙酸乙酯(化学式：C5H7NO2)是一种重要的有机化合物，广泛用于有机合成、药物合成、农药制造等领域。它是一种无色至浅黄色的液体，具有轻微的氰味，并且具有一定的挥发性。以下是氰乙酸乙酯的基本物理化学性质：
氰乙酸乙酯名称
中文名： 氰乙酸乙酯
英文名： Ethyl cyanoacetate
中文别名： 乙基氰乙酸酯
CAS号： 105-56-6
氰乙酸乙酯物理化学性质
密度： 1.0±0.1 g/cm3
沸点： 203.6±8.0 °C at 760 mmHg
熔点： -22 °C
分子式： C5H7NO2
分子量： 113.115
闪点： 110 ºC
精确质量： 113.047676
PSA： 50.09000
LogP： 0.06
外观性状： 透明至非常黄色液体
蒸汽密度： 3.9 (vs air)
蒸汽压： 0.3±0.4 mmHg at 25°C
折射率： 1.413
储存条件
储存注意事项储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。保持容器密封。应与氧化剂、还原剂、酸类、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。配备相应品种和数量的消防器材。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
稳定性
1.化学性质：氰基乙酸乙酯含有活性亚甲基，与溴作用生成溴代氰基乙酸乙酯。与氨作用生成氰基乙酰胺。与乙醇硫酸作用生成丙二酸二乙酯。酸性比苯酚弱。在酸、碱存在下能发生水解。此外，氰基乙酸乙酯能与甲醛、乙醛或其他醛、酮类发生缩聚反应。
2.稳定性 稳定
3.禁配物 强氧化剂、强还原剂、强酸、强碱
4.避免接触的条件 潮湿空气
5.聚合危害 不聚合
6.分解产物 氰化物
水溶解性 20 g/L (20 ºC)
二、主要用途
氰乙酸乙酯在有机化学和工业领域中有着广泛的应用，尤其在合成反应中具有重要地位。其主要用途包括：
1. **合成中间体**：
氰乙酸乙酯是一个重要的化学中间体，广泛应用于有机合成中。它是合成氨基酸、药物、农药等化合物的基础原料。尤其在氨基酸类化合物的合成中，氰乙酸乙酯常用于氨基酸的构建，尤其是合成如异亮氨酸、谷氨酸等氨基酸。
2. **药物合成**：
氰乙酸乙酯在药物化学中具有重要应用，尤其是合成某些抗生素、抗病毒药物、抗癌药物等。例如，它可用于合成用于癌症治疗的药物，通过与其他反应试剂反应生成具有生物活性的化合物。
3. **农药制造**：
氰乙酸乙酯在农药工业中也有广泛应用，特别是在除草剂、杀虫剂等农业化学品的生产过程中，它可用作关键的前体材料。
4. **有机氟化学反应**：
作为含氰基和酯基的化合物，氰乙酸乙酯还可在有机氟化学中作为重要的合成原料，特别是在氟代化反应和含氟化学品的合成中。
5. **催化剂和反应剂**：
在一些有机反应中，氰乙酸乙酯本身可作为催化剂或反应剂，尤其是在柯尔-斯蒂芬反应、巴尔茨基反应等中作为关键试剂。
该品是医药、染料等精细化工产品的中间体，用于合成酯类、酰胺类、酸类、腈类化合物。日本主要用作氰基丙烯酸酯类快干胶的中间体，用于汽车零件、家用电器组装件的粘接，另外还用于维生素B6、合成染料等领域。氰乙酸乙酯与甲氧基乙酰丙酮及氨水环合可制得5-氰基-6-羟基-4-甲氧甲基-2-甲基吡啶。经硝化、氯化、催化加氢可得3-氨基-5-氨甲基-4-甲氧甲基-2-甲基吡啶。再进一步重氮化、水解、成盐可得微生素B6。
三、合成路线
氰乙酸乙酯的合成主要通过两种途径：氰化反应和醇酯化反应。以下是其中的常见合成方法：
1. **氰化反应法**：
氰乙酸乙酯的最常见合成方法是从乙酯化的氰乙酸进行合成。首先，使用氰化钠或氰化氢将丙酮(或其它反应物)氰化，形成氰乙酸乙酯。
2. **酯化反应法**：
另一种常见方法是通过氰化乙醇与氰乙酸进行酯化反应生成氰乙酸乙酯。通常需要强酸(如硫酸)作为催化剂，反应条件要求较为温和，但可以得到较高纯度的产物。
3. **氨基酸合成中的一步法**：
氰乙酸乙酯也可在一些氨基酸合成反应中一步合成，并作为合成氨基酸的中间体之一。
1.氯乙酸酯化氰化法将氯乙酸和乙醇进行酯化反应，生成氯乙酸乙酯，经精制后的氯乙酸乙酯与氰化钠进行氰化反应，制得氰乙酸乙酯粗品，然后进行过滤，经常压蒸馏、减压精馏即得精品氰乙酸乙酯。2.氯乙酸氰化酯化法将氯乙酸用纯碱中和生成氯乙酸钠，再与氰化钠作用制得氰乙酸钠，然后用盐酸酸化得到氰乙酸，最后与乙醇酯化得到氰乙酸乙酯，经过滤、常压蒸馏、减压精馏得成品。3.氰乙酸酯化法将氰乙酸与乙醇进行酯化而得。
生产方法
其制备方法是将氰乙酸与乙醇作用而得。将氰乙酸、乙醇和催化剂硫酸加入反应器回流3h，降温至10℃，然后水洗、分层、干燥，在减压下蒸馏而得成品。NCCH2COOH+C2H5OH[H2SO4]→NCCH2COOC2H5+H2O
四、使用注意事项
尽管氰乙酸乙酯在有机合成中具有重要作用，但由于其含有氰基(-CN)和酯基(-COOEt)，在使用时需特别注意以下事项：
1. **毒性**：
氰乙酸乙酯本身含有氰基，是一种具有毒性的化学品，尤其在与水或酸类物质接触时，可能释放氰化氢气体。氰化氢是一种剧毒物质，吸入或摄入都可能致命。因此，在操作氰乙酸乙酯时，需要严格遵守安全操作规程，佩戴防护设备(如防护手套、护目镜和防毒面具)，并确保工作环境通风良好。
2. **火灾和爆炸危险**：
氰乙酸乙酯具有相对较低的闪点，属于易燃物质。使用和储存时应远离火源，避免高温和热源。在进行反应或操作时，应采取防火措施，并配备灭火器具。
3. **腐蚀性**：
氰乙酸乙酯在接触水或强酸时，可能产生有害的氰化氢气体，因此应避免与水、酸性溶液以及氧化剂直接接触。
4. **环保**：
处理氰乙酸乙酯的废弃物时，应根据相关环保法规进行妥善处置。废液和残余物质应交由专业的化学废物处理公司进行处理，避免污染环境。
五、运输与存储
氰乙酸乙酯的运输和存储必须严格遵守安全要求：
1. **运输要求**：
在运输氰乙酸乙酯时，应确保容器密封且无泄漏，避免运输过程中与水或酸类物质接触。运输时，必须标明危险化学品，并采取必要的防火、防漏措施。运输车辆应配备应急设备，如灭火器、泄漏物质吸附剂等。
2. **存储条件**：
氰乙酸乙酯应储存在干燥、阴凉、通风良好的地方，避免阳光直射。仓库应远离热源和火源，并采取良好的防火措施。化学品应存放在专用的耐腐蚀、密封的容器内，避免与水、酸、碱及强氧化剂接触。
3. **有效期**：
氰乙酸乙酯在合适的存储条件下具有较长的有效期，一般可在常温下保存1-2年，但仍需定期检查其储存状况。对于长期存储的氰乙酸乙酯，应确认其无泄漏并保持其化学稳定性。
4. **废弃处理**：
废弃的氰乙酸乙酯和其溶剂应按照相关法规处理，避免对环境造成污染。不能直接倒入下水道或随意丢弃，应交由专业机构处理。
六、结论
氰乙酸乙酯作为一种重要的有机化学中间体，广泛应用于药物合成、农药生产和有机化学合成等领域。由于其含有氰基和酯基，具有较强的反应性和一定的毒性，因此在使用时需要注意安全操作，避免其对人体和环境的潜在危害。正确的运输、存储和废弃处理是保证其安全使用的重要环节。总体而言，氰乙酸乙酯是一种重要的工业化学品，其广泛的应用使其在多个领域中具有重要的价值，但安全性仍然是关键因素。
