第34卷第2期游沛清等:對(duì)氨基苯甲醇的超聲輻射合成研究121化學(xué)試劑,2012 ,34(2) ,121 ~ 124;161對(duì)氨基苯甲醇的超聲輻射合成研究游沛清,文瑞明* ,賴(lài)立強(qiáng),朱杰軍(湖南城市學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程系,湖南益陽(yáng)413000)摘要:采用對(duì)硝基甲苯為原料,經(jīng)鹵代、超聲輻射相轉(zhuǎn)移催化水解及超聲輻射PvC催化轉(zhuǎn)移加氫等3步反應(yīng),以67. 4%的總收率合成S標(biāo)題化合物。結(jié)果表明:N~-澳代丁二酰亞胺為較好的鹵代試劑,生成對(duì)硝基芐溴的收率為75.4% ;以四丁基溴化銨為相轉(zhuǎn)移催化劑,在堿性條件下于70 C時(shí)超聲輻射0.5 h,對(duì)硝基苯甲醇的收率為94. 8% ;考察了超聲輻射Pd/C催化甲酸銨還原對(duì)硝基苯甲醇的影響因素,優(yōu)化了反應(yīng)工藝:在n(對(duì)硝基苯甲醇):n(甲酸銨)為1:4,m(對(duì)硝基苯甲醇):m(Pd/C)為100:5,超聲功率為150 W ,超聲溫度為50 C ,反應(yīng)時(shí)間為15 min的條件下,對(duì)氨基苯甲醇的收率為94.3%,Pd/C容易分離回收,可重復(fù)使用6次以上。用IR、'HNRM、MS譜及元素分析等測(cè)試技術(shù)表征了產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞:對(duì)氨基苯甲醇;超聲輻射;相轉(zhuǎn)移催化劑;轉(zhuǎn)移加氫中圈分類(lèi)號(hào):0625文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0258-3283(2012)02 012104對(duì)氨基苯甲醇是合成抗腫瘤藥物的中間1實(shí)驗(yàn)部分體",也是制備光敏材料、醇氧化酶和標(biāo)記蛋白1.1主要儀器與試劑質(zhì)及DNA的分子探針[2;3],具有良好的應(yīng)用前Inova-400 MHz型核磁共振譜儀(TMS內(nèi)標(biāo)，景。文獻(xiàn)報(bào)道的主要合成方法有化學(xué)還原法和生CDCI,溶劑,美國(guó)Vanian公司);XRC-1型顯微熔;物還原法34,但反應(yīng)所用原料和還原劑價(jià)格高點(diǎn)儀(溫度計(jì)未經(jīng)校正，四川大學(xué)儀器廠(chǎng));Ava-且不易獲得,不利于工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)。楊志林tar-360-FT型傅里葉紅外光譜儀(美國(guó)Nicolet 公等“以?xún)r(jià)廉的芐氯為原料,經(jīng)硝化、酯化、水解、司) ;QP-2010型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(日本島津還原4步反應(yīng)得到標(biāo)題化合物，總收率29. 5%。公司);PE-2400型元素分析儀(美國(guó)PE公司);該方法起始原料易得、操作簡(jiǎn)單、三廢少,但存在KQ3200DB型數(shù)控超聲波儀(昆山市超聲儀器有步驟多、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、收率偏低、還原劑價(jià)格昂貴限公司)。Pd/C(10% ,工業(yè)品);其他試劑均為市售分且用量大等不足。析純。文獻(xiàn)報(bào)道了Pd/C催化甲酸銨氫化還原芳硝1.2合成方法基化合物的方法5，6],以及使用超聲波輻射可以1.2.1對(duì)硝基溴化芐(3)的合 成改善反應(yīng)條件,加快反應(yīng)速率,提高收率,甚至使將13.7 g(0.1 mol)對(duì)硝基甲苯、17.7 g(0. 1某些傳統(tǒng)條件下難以進(jìn)行的反應(yīng)得以實(shí)現(xiàn),具有mol)NBS、0.484 g(2.0 mmol) 過(guò)氧化苯甲酰及較為突出的優(yōu)點(diǎn)”。本文綜合該兩種技術(shù),設(shè)150mLCCl,加入250mL圓底燒瓶中,油浴回流計(jì)了由對(duì)硝基甲苯經(jīng)N-溴代丁二酰亞胺( NBS)2h,TLC監(jiān)控反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)完畢,溶液由深黃溴代后,超聲波輻射下相轉(zhuǎn)移催化堿性水解得中色變?yōu)闇\黃色,并析出白色固體(丁二酰亞胺)，間體4,再經(jīng)超聲波輻射Pd/C催化甲酸銨氫化還將其抽濾并洗滌濾餅,收集濾液蒸干,無(wú)水乙醇重原合成了對(duì)氨基苯甲醇(1),總收率67.4%。具結(jié)晶,得淺黃色針狀晶體,m.p.98 ~ 100 C(文體合成路線(xiàn)如下所示,反應(yīng)操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好、獻(xiàn):°9]值:99 ~ 100 C)。'HNMR ( CDCl,, 400成本低收率較高。MHz),8:4.38(s, 2H, CH2);7.20(d,2H,J =8CH,CH2 BrCH2OHNBSPTC .HCOONH,收稿日期:2011-05-08CCI:KzCO3Pv/C基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51074069);湖甫NO2NH2省科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(2009SK4027)。作者簡(jiǎn)介:游沛清( 1967-) ,女,湖南益陽(yáng)人,副研究員,研兗對(duì)氨基苯甲醇的合成路線(xiàn)方向?yàn)橛袡C(jī)合成。Synthetic route of p-aminobenzyl alcohol通訊作者:文瑞明,E-mail: wenruiming@ sohu. com。.122化學(xué)試劑2012年2月.Hz,2CH);8.00(d,2H,J =8 Hz, 2CH)。IR結(jié)果如表1所示。.(KBr),v,cm":1 605,1 588,1 383,1 190, 820,表1不同鹵代試劑對(duì) 鹵化反應(yīng)的影響765。MS,m/z(% ):216(M ' ,4)。Tab.1 Efeer of difet NXSs on the1.2.2對(duì)硝基苯甲 醇(4)的合成halogenation reactions將21.5 g(0.1 mol)對(duì)硝基溴芐化、41.4 g鹵代試劑NCSNBS(0.3 mol) K.CO,、250 mL乙醇-H20(體積比為反應(yīng)時(shí)間/h2.01.01:1)和2 mmol相轉(zhuǎn)移催化劑加入500 mL三口圓.收率/%30. 775.472. 9底燒瓶并置于超聲波清洗器中,控制溫度為由表1可以看出,NCS反應(yīng)速度慢,即使延長(zhǎng)70 C ,超聲輻射0.5 h,溶液變?yōu)榈S色,cc監(jiān)控反應(yīng)時(shí)間,收率仍很低;NIS反應(yīng)1 h后即達(dá)到反.反應(yīng)進(jìn)程。反應(yīng)完畢,活性炭脫色,冷卻,有大量應(yīng)終點(diǎn),但其價(jià)格較貴,同時(shí)反應(yīng)后處理較繁瑣;黃色固體析出。將其抽濾并洗滌濾餅,收集濾液而NBS作為上述反應(yīng)的鹵代試劑,反應(yīng)時(shí)間短,蒸干，95%乙醇重結(jié)晶,得淺黃色粉狀固體條件溫和,后處理簡(jiǎn)單,為該反應(yīng)較理想的自由基14.5 B,收率94.8% ,m.p.92-94 C(文獻(xiàn):值:鹵化試劑。92~93 C)。'HNMR(CDCl, 400 MHz2),8:2. 392.2對(duì)硝基溴化芐的水解(s,1H,H-0);4. 85(s,2H,CH,);7. 48(d,2H,對(duì)硝基溴化芐不溶于水,其堿水解屬兩相反J=8.5 Hz,2CH);7. 40(d,2H,J=8.5 Hz,2CH)。應(yīng) ,故需尋找合適的溶劑或相轉(zhuǎn)移催化劑,以使反IR( KBr),v, cm~':3 610,1 610~1 495,1 510,應(yīng)順利進(jìn)行I0。實(shí)驗(yàn)表明:用THF或1,4.二氧1 060 ,850。MS,m/z(% ):153(M* ,52)。六環(huán)作溶劑時(shí),體系仍為兩相,反應(yīng)難以順利進(jìn)1.2.3對(duì)氨基苯 甲醇(1)的合成行;用甲醇作溶劑時(shí)，GC-MS顯示產(chǎn)物為4-甲氧將0.76 g 10% Pd/C 和100 mL95%乙醇置基硝基苯;而用DMSO作溶劑時(shí),產(chǎn)物為4-硝基于超聲波發(fā)生器中,在常溫下輻射5 min后,加入苯甲醛。因未找到合適的溶劑使反應(yīng)在均相條件15.3g(0.1 mol) 對(duì)硝基苯甲醇和25.2 g(0.4下完成,故采用相轉(zhuǎn)移催化法進(jìn)行超聲水解。mol)甲酸銨,升溫至50 C ,繼續(xù)輻射15 min,TLC分別采用聚乙二醇-600( PEC-600).+六烷跟蹤反應(yīng)。反應(yīng)完畢,過(guò)濾除Pd/C催化劑,乙醇基三丁基溴化鏷( HTBPB).十六烷基三甲基溴化洗滌,于50 C下烘干備用。濾液經(jīng)蒸除乙醇后加銨(HTMAB)、四丁基溴化銨(TBAB)、三辛基甲人50 mL飽和食鹽水,析出黃色固體,用乙醇-水基氯化銨(TOMAC)和芐基三乙基氯化銨( BTE-重結(jié)晶，得淺黃色固體11.6 g,收率94. 3%,AC)作相轉(zhuǎn)移催化劑。結(jié)果表明, PEC-600催化m.p.64 ~65 C (文獻(xiàn):31值:65 C)。'HMR反應(yīng)的副產(chǎn)物太多,后處理麻煩;HtBPB.HTAB、(CDCl,400 MHz),8:2.24(s,1H,H- -0);3.92TOMAC和BTEAC的催化效果- - 般;而TBAB對(duì).(s,2H, H-N) ;4.68(s,2H, CH2);6.27(d,2H,此反應(yīng)具有較佳的催化效果。因此,水解反應(yīng)選J=8 Hz,2CH) ;6.90(d,2H,J=8 Hz,2CH)。IR擇TBAB作相轉(zhuǎn)移催化劑。各相轉(zhuǎn)移催化劑的催(KBr),v,cm"':3 400 ~3200,1 610~1 515,化效果如表2所示。1505,1 140,845。 Ms, m/z(%):123(M*,4);表2不同相轉(zhuǎn) 移催化劑對(duì)水解反應(yīng)的影響Tab.2 Efet of dfferent PTCs on hyrolyzation yieldC,H,NO,元素分析(計(jì)算值),%: C 68.23 .相轉(zhuǎn)移催化劑PEC-600HTBPBHTMAB(68. 27);H 7.41(7.37);N 1.1.211.37),與文獻(xiàn)值相符。收事/%50.375.580.2TBABTOMACBTEAC收率/% .94.863.978.82結(jié)果與討論注:相轉(zhuǎn)移催化劑用量均為2 mmol。2.1對(duì)硝基甲 苯的鹵代鹵代試劑如CI2與Br,毒性大,I2的活性低,2.3對(duì)硝基苯 甲醇的超聲輻射還原反應(yīng)均難以控制。我們主要研究用N-碘代丁二芳硝基化合物的還原主要通過(guò)催化氫酰亞胺(NIS) ,N~漠代丁二酰亞胺( NBS)和N~氯化“來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其他還原劑叫,如鐵、鍋、鋅代丁二酰亞胺( NCS)進(jìn)行對(duì)硝基甲苯的鹵代反及硼氫化鈉和碗化物也可用于這- -轉(zhuǎn)化,水合肼應(yīng),當(dāng)n(對(duì)硝基甲苯):n(NXS)均為1:1時(shí),實(shí)驗(yàn)與次磷酸鈉在鈀催化下的轉(zhuǎn)移加氫及電化學(xué)還原”也是還原芳硝基化合物的有效方法。但水第34卷第2期游沛清等:對(duì)氨基苯甲醇的超聲輻射合成研究123合肼及硼氫化鈉的價(jià)格昂貴;催化加氫法大多需隨著超聲輻射時(shí)間的增加,對(duì)氨基苯甲醇的收率加壓設(shè)備,操作要求高,投資大;硫化物的還原效急劇上升,當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為15 min 時(shí),收率達(dá)到最率低,環(huán)境污染嚴(yán)重,三廢處理繁瑣。大值,繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間,收率上升趨于平緩。故韋長(zhǎng)梅”用Pd/C催化水合肼的方法合成對(duì)反應(yīng)時(shí)間以15 min為宜。氨基苯甲醇,在80~85 C下拌攪3.5 h,收率為988. 56%。本文將超聲波技術(shù)應(yīng)用于合成對(duì)氨基患苯甲醇,通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)確定了反應(yīng)的最佳條件，反應(yīng)時(shí)間縮短至15 min,反應(yīng)溫度降至50 C,而反應(yīng)收率可提高到94%以上,Pd/C催化劑可重復(fù)使用6次,大大提高了反應(yīng)效率。t/min2.3.1超聲溫度對(duì)反應(yīng)的影響圈3超聲時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響Fig.3 Efect of ultrasound time on yield在n(對(duì)硝基苯甲醇):n(甲酸銨)為1:5,2.3.4甲 酸銨用量對(duì)反應(yīng)的影響m(對(duì)硝基苯甲醇):m(Pd/C)為100:6,超聲功率為150 W,反應(yīng)時(shí)間為20 min的條件下,考察了甲酸銨用量對(duì)反應(yīng)的影響如圖4所示。隨著超聲溫度對(duì)反應(yīng)的影響,如圖1所示。對(duì)氨基苯甲酸銨用量的增加,對(duì)氨基苯甲醇的收率急劇上甲醇的收率隨溫度的升高先增后減,因?yàn)榧姿徜@升,當(dāng)n(對(duì)硝基苯甲醇):n(甲酸銨)為1:4時(shí),收在反應(yīng)中會(huì)分解產(chǎn)生氫氣作還原劑,反應(yīng)溫度過(guò)率達(dá)到最大值,繼續(xù)增大甲酸銨用量,收率上升趨高,分解速度過(guò)快,氫氣未參加反應(yīng)即逸出反應(yīng)體于平緩。故n(對(duì)硝基苯甲醇):n(甲酸銨)為1:4系,降低了對(duì)氨基苯甲醇的收率,所以選擇50 C最佳。作為它的反應(yīng)溫度。是700f化合物4):n(甲酸銨)圈4甲酸銨用量對(duì)反應(yīng)的影響τ/CFig.4 Effeet of the mole ratio of compound 4 to圈1超聲溫 度對(duì)反應(yīng)的影響ammonium formate on yieldFig.1 Efeet of ulrasound temperature on yield2.3.5 Pd/C 用量對(duì)反應(yīng)的影響2.3.2超聲 功率對(duì)反應(yīng)的影響由圖5可知,隨著Pd/C催化劑用量的增加,其他條件不變時(shí),超聲功率對(duì)反應(yīng)的影響如對(duì)氨基苯甲醇的收率先上升后變化不明顯,可能圖2所示。超聲功率是此反應(yīng)的重要因素,對(duì)實(shí)是反應(yīng)過(guò)程中,底物分子及溶劑分子吸附在Pd/C驗(yàn)結(jié)果有明顯影響,對(duì)氨基苯甲醇的收率隨超聲功表面活性位上。當(dāng)其用量少時(shí)，則不能提供足夠率的增加而顯著增加,所以超聲功率選擇150 w。的催化活性中心，催化能力較弱。綜合考慮，0m(對(duì)硝基苯甲醇): m(Pd/C)為100: 5適宜。9o0200100140功率/賈702:100 4:100 6:100圈2超聲功率對(duì)反應(yīng)的影響m(Pd/C): m(化合物4)Fig.2 Eflect of ulrasound power on yield圈5 Pd/C 催化劑用量對(duì)反應(yīng)的影響2.3.3超聲時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響fig.5 Effect of the mass ratio of Pd/C在其他條件不變的前提下,考察超聲時(shí)間對(duì)catalyst to compound 4 on yield反應(yīng)的影響，結(jié)果如圖3所示。由圖3可以看出,通過(guò)單因素試驗(yàn),合成對(duì)氨基苯甲醇的最優(yōu).124化學(xué)試劑2012年2月工藝為:n(對(duì)硝基苯甲醇);n(甲酸銨)為1:4,參考文獻(xiàn):m(對(duì)硝基苯甲醇):m(Pd/C)為100:5,超聲溫度[1]BHATT R,CONG B, HONG F,et al. 6-Phenyl-N-phenyI-為50C,超聲功率為150W,反應(yīng)時(shí)間為15min。(1 ,3,5 )-triazine-2 ,4 diaine derivatives and related com-pounds with lysophphosphatidie acid acyltransferase beta2.4Pd/C的重復(fù)使用情況( lapat-beta) inhibttory activry for uBe in the treatment在對(duì)硝基苯甲醇為0.1mol,超聲波功率of cancer: WO Patent 03 037 346[ P]. 2003-05-08.150 W,10% Pd/C 0.76 g,甲酸銨0.4 mol,常壓[2]GRAHAM BJ,CURTIS F C,JUDE E M,et al. An image50 C的條件下,考察Pd/C回收使用情況?？紤]contrast agent selectively activated by P rostate specifie到回收時(shí)Pd/C損耗,再次使用時(shí)補(bǔ)加初始量的antigen[ J]. Bioorganic & Medicinal Chemistry , 2006,141% ,結(jié)果見(jiàn)表3。(2) :418-425.表3 Pd/C 的重復(fù)使用[3]韋長(zhǎng)梅. Pd/C催化水合肼還原法制備4-氨基芐醇Tab.3 Repeated use of Pd/C[J].精細(xì)化工,2007 ,24(1) :94-96.[4]楊志林,王興涌,張雪峰,等.4-氨基芐醇的合成研究Pd/C 重復(fù)使用次數(shù)3[J].化工中間體,2008 ,8(10) :22-24.反應(yīng)時(shí)間/min151收率/%94.093.793.5 93.7[5]高永清,周寧,呂玉健,等.甲酸銨催化轉(zhuǎn)移氫化還原肽鏈中的芳香硝基一對(duì) 氨基苯丙氨酸的間接引入[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)[J].2010,4(31) :718-722.203(40[6]聞韌.藥物合成反應(yīng)[M].第2版.北京:化學(xué)工業(yè)出92.790.385.7 80.1版社,2002 :359.從表3可以看出,Pd/C在循環(huán)使用過(guò)程中，[7]祖元?jiǎng)?張瑩,陳小強(qiáng),等.鹽酸拓?fù)潢每档某暡ㄝ椘浯呋钚宰兓^小。循環(huán)使用前6次,標(biāo)題化射合成及其表征[J].高校化學(xué)工程學(xué)報(bào), 2007,21合物的收率都比較穩(wěn)定,僅從94.0%降至(6):1 080-1 083.90. 3% ,只是隨著次數(shù)增加,Pd/C活性略有降低,[8]DISSELKAMP R S,HART T R, WILLIAMS A M,et al.使得反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng);當(dāng)循環(huán)使用6次后,其活性有Ultrasound-assisted hydrogenation of cinnamaldehyde[J]. Ultrasonics Sonochemistry ,2005 ,12(4) :319-324.較大幅度降低,反應(yīng)收率明顯降低,考慮到反應(yīng)效[9]金維高.醫(yī)藥中間體生產(chǎn)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].北京:化率,Pd/C循環(huán)使用6次為宜。學(xué)工業(yè)出版社,2002 :516.[10]唐瑞仁,朱金娟,嚴(yán)子耳,等.相轉(zhuǎn)移催化法合成4-羥3結(jié)論甲基二苯甲蘭[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)學(xué)報(bào)，3.1以對(duì) 硝基甲苯為原料,經(jīng)NBS溴代、超聲波2005 ,36(4) :594-598.輻射水解及超聲輻射還原反應(yīng),以67.4%的總收[11]PEETERS E, CATTENOT M, GEANTET C, et al.率得到對(duì)氨基苯甲醇,結(jié)構(gòu)通過(guò)IR、MS、'HNMRHydrodenitrogenation on PVsilica-alumina catalysts inthe presence of H,S: role of acidity[J]. Caral. Today,及元素分析得以表征。2008 ,133-135.3.2 在對(duì)硝基苯甲醇的合成過(guò)程中,探討了不[12]劉新梅,陳駿如,趙松林,等.聚合物穩(wěn)定的Ru-PVy-同溶劑和相轉(zhuǎn)移催化劑對(duì)反應(yīng)的影響,通過(guò)實(shí)驗(yàn),Al203雙金屬催化劑催化2,5-二氯硝基苯選撣性加最終采用四丁基溴化銨作相轉(zhuǎn)移催化劑,在70c氫[J].催化學(xué)報(bào),2005 ,26(4) :323-328.下超聲輻射0.5 h,反應(yīng)收率可達(dá)94. 8%。[13]劉曉智,陸世維.硒催化C0/H,0還原芳烴硝化物制3.3，以對(duì)硝基苯甲醇為底物,在超聲波輻射下苯胺及其衍生物的反應(yīng)[J].化學(xué)進(jìn)展,2006 ,18(5): .通過(guò)Pd/C催化甲酸銨轉(zhuǎn)移氫化合成了對(duì)氨基苯55-555.甲醇,其最佳工藝是:超聲反應(yīng)溫度50 C,超聲功[14]柳英姿,張愛(ài)健,王歡,等電化學(xué)還原合成1,5-二氨基泰[J].有機(jī)化學(xué),2008 ,28(5) :804-809.率150 W,反應(yīng)時(shí)間15 min,對(duì)硝基苯甲醇與甲酸銨的投料物質(zhì)的量比為1:4,對(duì)硝基苯甲醇與Pd/C的質(zhì)量比為100:5,反應(yīng)收率為94.3%,Pd/CSynthesis o[ 4-aminobenzyl alcohol under ultrasound ir.radiation YOU Pei-qing, WEN Rui-ming' , LAI Li-qiang,催化劑可重復(fù)使用6次。與傳統(tǒng)的方法相比,利ZHU Jiejun ( Department of Chemistry and Environmental用超聲振蕩的手段進(jìn)行合成的反應(yīng)條件溫和,操Engineering, Hunan City University , Yiyang 413000 , China)，作簡(jiǎn)便、安全,反應(yīng)效率和收率均有較大程度的提Huaxue Shiji ,2012 ,34(2) ,121 ~ 124;161高,適合工業(yè)化生產(chǎn)。(下轉(zhuǎn)第161頁(yè))