β-丙氨酸催化合成2-硝基乙烯噻吩

賈小棐，陳樹(shù)偉，邢俊德

（太原理工大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，山西 太原 030024）

2-硝基乙烯噻吩是一種重要的化工中間體，可用來(lái)合成血小板凝集抑制劑、降血脂藥、5-脂氧合酶抑制劑、心血管舒張藥和多種抗菌藥物等［1-4］。2-硝基乙烯基噻吩主要由2-噻吩甲醛和硝基甲烷反應(yīng)制得，不同文獻(xiàn)所用的催化劑不同。報(bào)道的方法主要有：1）氫氧化鈉催化［5］，該工藝收率不高；2）Ando催化［6］，高活性的Ando催化劑較難重復(fù)制備；3）醋酸銨和冰醋酸催化［7］，該工藝收率僅60%；4）醋酸銨催化，微波和超聲波分別協(xié)助［8］。收率最高達(dá)89%，但產(chǎn)物需經(jīng)硅膠柱提純，成本高。筆者采用β-丙氨酸為催化劑，在超聲輻射下合成了2-硝基乙烯噻吩，其反應(yīng)式為：

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

2-噻吩甲醛，GC，99%，自制；β-丙氨酸，分析純，仙桃市高盛精細(xì)化工有限公司。

WRFY-205微電腦微波化學(xué)反應(yīng)器，鞏義市予華儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)操作

在反應(yīng)瓶中放入0.1 mol 2-噻吩甲醛，0.12 mol硝基甲烷，4mL乙腈溶解0.01molβ-丙氨酸的溶液，60mL DMF，90℃超聲 輻射（100 W，40 kHz）反應(yīng)1h，蒸去乙腈，過(guò)濾，濃縮，殘?jiān)亟Y(jié)晶得2-硝基乙烯噻吩14.6g，m.p.79～81℃。

2 結(jié)果與討論

2.1 投料比對(duì)產(chǎn)物收率的影響

其他條件不變，考察n（2-噻吩甲醛）∶n（硝基甲烷）對(duì)產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果見(jiàn)1。由圖1可知：在n（2-噻吩甲醛）∶n（硝基甲烷）＝1∶1.2時(shí)，收率達(dá)94%，其后隨著投料比的增加，收率基本不變。因此，選擇原料n（2-噻吩甲醛）∶n（硝基甲烷）＝1∶1.2。

圖1 原料物投料比對(duì)收率的影響

2.2 催化劑用量對(duì)產(chǎn)物收率的影響

其他條件不變，考察催化劑用量對(duì)收率的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2可知：當(dāng)n（2-噻吩甲醛）∶n（β-丙氨酸）＝1∶0.1時(shí)，收率達(dá)94%，催化劑用量較小，反應(yīng)速率緩慢，達(dá)不到理想的催化效果，而催化劑用量過(guò)大，容易造成浪費(fèi)。從經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的綜合考慮，當(dāng)n（2-噻吩甲醛）∶n（β-丙氨酸）＝1∶0.1時(shí)，效果最佳。

圖2 β-丙氨酸用量對(duì)收率的影響

2.3 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物收率和純度的影響

其他反應(yīng)條件不變，考察反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物收率和純度的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 反應(yīng)溫度對(duì)收率和純度的影響

由圖3可知：產(chǎn)物收率隨著溫度的增加而呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)溫度為90℃時(shí)，產(chǎn)物的收率最高為94%。此時(shí)產(chǎn)物純度可達(dá)99.0%以上。溫度過(guò)低，反應(yīng)速率慢，原料不能充分反應(yīng)，收率降低，而溫度過(guò)高，會(huì)使原本就不穩(wěn)定的2-硝基乙烯噻吩與原料噻吩甲醛氧化，降低產(chǎn)物的收率和純度，故確定反應(yīng)溫度為90℃。

2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物收率的影響

其他條件不變，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物收率的影響

從圖4可以看出：收率隨著反應(yīng)時(shí)間的增加逐漸增加，60min時(shí)收率達(dá)94%，其后再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，會(huì)使得產(chǎn)物變黑變質(zhì)，收率有降低的趨勢(shì)，故選用60min為最佳反應(yīng)時(shí)間。

3 結(jié)論

a.采用β-丙氨酸催化合成2-硝基乙烯噻吩。優(yōu)化反應(yīng)條件為：n（2-噻吩甲醛）∶n（硝基甲烷）∶n（β-丙氨酸）＝1∶1.2∶0.1，在超聲輻射下，于90℃反應(yīng)1h，收率94%。

b.本工藝，β-丙氨酸可以回收利用，成本低、操作簡(jiǎn)單、收率高，有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。

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