微波輻射β分子篩負(fù)載固體超強(qiáng)酸催化制備2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚

沈喜海，由鑫鈺，王亞楠，秦兆文

(河北科技師范學(xué)院，河北 秦皇島，066600)

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

WX-4000-微波快速消解系統(tǒng)(上海屹堯分析儀器有限公司); UV-2401型紫外可見分光光度計(日本島津公司); FTIR-8900紅外光譜儀(日本島津公司)；WRS-AB數(shù)字熔點儀(上海精密科學(xué)儀器有限公司)。水楊酸、鄰苯二胺、硫酸鐵、濃硫酸、1，4-二氧六環(huán)、β分子篩等均為分析純。

1.2 實驗步驟

1.2.32-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的合成 取鄰苯二胺(1.14 g)與水楊酸(1.38 g)，加入一定質(zhì)量的已制備好的催化劑和5 mL的1,4-二氧六環(huán)，調(diào)節(jié)微波合成儀的功率，反應(yīng)一定時間，趁熱過濾除去催化劑，冷卻，反應(yīng)液經(jīng)減壓蒸餾脫除溶劑得紅色固體粗產(chǎn)物，粗產(chǎn)物用去離子水反復(fù)洗滌3次，干燥，用無水乙醇重結(jié)晶，活性炭脫色，得針狀結(jié)晶。

1.3 表征方法

1.3.1紅外光譜表征 采用KBr壓片法、用傅立葉紅外光譜儀分析2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)。

1.3.2紫外光譜測定 將2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚溶解于無水乙醇中，用紫外分光光度計測試其紫外吸收光譜。分析其共振結(jié)構(gòu)。

1.3.3熔點測定 采用毛細(xì)管法，樣品裝入封口毛細(xì)管中，用數(shù)字熔點儀測定其熔點。

2 結(jié)果與討論

2.1 水楊酸與鄰苯二胺的摩爾比對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

在水楊酸6.90 g(0.05 mol)，催化劑 0.10 g，1,4-二氧六環(huán)15 mL，調(diào)節(jié)微波輻射功率為500 W，反應(yīng)5 min的條件下，考察物料摩爾比對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明，在2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的合成反應(yīng)中，水楊酸與鄰苯二胺的最佳摩爾比是1.0∶1.1(表1)。

2.2 微波輻射功率對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

在鄰苯二胺5.70 g(0.055 mol)，水楊酸6.90 g(0.05 mol)，催化劑 0.10 g，1,4-二氧六環(huán)15 mL條件下，調(diào)節(jié)微波輻射功率，反應(yīng)5 min的條件下，考察微波輻射功率對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明，在2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的合成反應(yīng)中，最佳微波輻射功率為500 W(表1)。

2.3 微波輻射時間對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

在鄰苯二胺5.70 g(0.055 mol)，水楊酸6.90 g(0.05 mol)，催化劑 0.10 g，1,4-二氧六環(huán)15 mL條件下，調(diào)節(jié)微波輻射功率500 W，考察微波輻射時間對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響，結(jié)果表明，在2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的合成反應(yīng)中，最佳微波輻射時間為5 min(表1)。

2.4 催化劑用量對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

在水楊酸6.90 g(0.05 mol)，鄰苯二胺5.70 g(0.055 mol)，1,4-二氧六環(huán)15 mL。調(diào)節(jié)微波輻射功率為500 W，反應(yīng)5 min的條件下，考察催化劑用量對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明，最佳催化劑量為0.10 g(表1)。

表1 反應(yīng)條件對對反應(yīng)產(chǎn)率的影響

由以上實驗可知：當(dāng)n(水楊酸)∶n(鄰苯二胺)=1.0∶1.1(水楊酸6.90 g，鄰苯二胺5.70 g)，固體超強(qiáng)酸相對用量0.10 g，微波輻射功率500 W，微波輻射時間5 min，產(chǎn)率最高達(dá)87.8%。

2.5 催化劑的重復(fù)使用效果

反應(yīng)后分離出的催化劑,按制備催化劑的條件,重新活化再生,進(jìn)行循環(huán)使用 ,產(chǎn)率略有下降但下降緩慢(表2),說明催化劑重復(fù)使用效果較好 。

表2 催化劑的重復(fù)使用效果

2.6 分子篩和固體超強(qiáng)酸單獨使用的催化效果

2.7 2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的表征

2.7.1晶體外觀 2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚為針狀晶體(圖1)。

2.7.2紅外光譜分析 分析產(chǎn)物的紅外光譜，可知3 694.25 cm-1為酚羥基-OH的伸縮振動吸收峰，3 429.20 cm-1為-NH-的伸縮振動吸收峰，3 137.97 cm-1為苯環(huán)上C-H的伸縮振動吸收峰，1 598.88 cm-1及其左右2個吸收峰為苯環(huán)骨架振動吸收峰，1 458.54，1 384.80 cm-1為咪唑環(huán)骨架振動吸收峰，1 54.36，1 121.73 cm-1分別為C-N和C-O的彎曲振動吸收峰，787.68，757.97 cm-1為苯環(huán)鄰二取代C-H面外振動吸收峰(圖2)。紅外光譜數(shù)據(jù)可以得出產(chǎn)物含有2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的官能團(tuán)。

2.7.3紫外吸收圖譜分析 分析產(chǎn)物的紫外吸收圖譜(圖3)，可知212.5 nm處為—C=N鍵π→π*躍遷吸收峰, 在235 nm處有一酚羥基苯環(huán)的n→π* 躍遷吸收峰，296 nm處為苯環(huán)的π→π*震動吸收峰(圖3)。這些數(shù)據(jù)可以確定咪唑環(huán)、苯環(huán)和帶有酚羥基苯環(huán)的存在。結(jié)合FTIR數(shù)據(jù)可以確定產(chǎn)物為2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚。

2.7.4熔點測定 利用數(shù)字熔點儀測定產(chǎn)物的熔點，熔點為156～159 ℃，與文獻(xiàn)值相符，可以確定產(chǎn)物為2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚。

圖1 產(chǎn)物晶體外觀 圖2 產(chǎn)品的紅外光譜圖

2.7.5XRD分析 2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚在2θ為5.7，15.7，18.2時有強(qiáng)吸收峰， 2θ為6.1，16.2，22.0，24.0，27.0時有較強(qiáng)吸收峰(圖4)。

3 結(jié) 論

圖3 產(chǎn)品的紫外光譜圖 圖4 產(chǎn)品的XRD譜圖

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