香蘭素胺鹽酸鹽的合成

劉 菲 ， 劉玉霞 ， 王大陸 ， 李 明 ， 柴勇利 ， 于景民 ， 崔炳春

(河南省化工研究所有限責(zé)任公司 ， 河南 鄭州 450052)

香蘭素胺鹽酸鹽的合成

劉 菲 ， 劉玉霞 ， 王大陸 ， 李 明 ， 柴勇利 ， 于景民 ， 崔炳春

(河南省化工研究所有限責(zé)任公司 ， 河南 鄭州 450052)

以香蘭素、鹽酸羥胺和氫氧化鈉為原料，鈀碳作為氫化催化劑，經(jīng)肟化，0.3 MPa壓力下，氫氣還原及鹽酸成鹽反應(yīng)得到香蘭素胺鹽酸鹽。分別考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間等因素對收率的影響。產(chǎn)品經(jīng)過液相色譜儀、熔點儀、傅里葉紅外儀、核磁共振氫譜儀等測試工具表征得以確認(rèn)。此合成方法具有條件溫和、操作簡單、溶劑可回收、產(chǎn)品收率高和純度高的特點，可以進行工業(yè)化放大。

香蘭素 ; 香蘭素胺鹽酸鹽 ; 催化氫化 ； 合成 ； 壓力

0 前言

香蘭素胺鹽酸鹽的分子結(jié)構(gòu)是3-甲氧基-4-羥基苯甲胺鹽酸鹽，是合成天然辣椒素類物質(zhì)及其類似物的關(guān)鍵中間體[1-5]。辣椒素具有非常強烈的刺激性，其蒸氣或微粉對眼睛和上呼吸道具有強烈的刺激作用，并且由于刺激度低、效果明顯，并且消失速度快、安全、可用多種途徑釋放等特點，在警用控暴方面得到了廣泛的應(yīng)用；同時，其具有多種藥理作用，可用于鎮(zhèn)痛、治療凍傷、消炎、抗菌殺蟲等；還可用于船舶涂料生產(chǎn)中的無公害辣味油漆添加劑，可以添加到電纜、電線、光纜護套中，可防止白蟻、老鼠等的啃食傷害； 用作環(huán)保型的綠色生物農(nóng)藥可應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中；在食品添加劑領(lǐng)域的主要產(chǎn)品有辣椒精、辣椒紅素等[6-11]。

香蘭素胺鹽酸鹽結(jié)構(gòu)式如下：

香蘭素胺鹽酸鹽的合成路線主要有以下兩種：①利用劉卡特反應(yīng)一步直接合成，該反應(yīng)是以香蘭素(3-甲氧基-4-羥基苯甲醛)為原料，以甲酸銨為還原劑，經(jīng)還原胺化得到得到香蘭素胺鹽酸鹽[12-13]。此方法需要在高溫條件(200 ℃左右)下進行，并且收率不高(50%左右)。②使用鈀碳催化劑對香蘭素進行肟化、還原的同時酸化進行制備，由于該還原反應(yīng)是在0.4 MPa壓力下同時酸化進行的，還需要具有耐酸性高壓釜，此后處理較為復(fù)雜，投資和成本較高，具有一定的危險性，所以限制了其廣泛應(yīng)用[14]。因此開發(fā)出一種具有工業(yè)化前景、低成本、收率高、產(chǎn)品純度高、工藝簡單、安全綠色新工藝勢在必行。

本文在參照文獻的基礎(chǔ)上對使用鈀碳催化劑的工藝路線進行改進，以香蘭素、鹽酸羥胺為原料，使用氫氧化鈉作為縛酸劑進行反應(yīng)制備3-甲氧基-4-羥基苯甲醛肟，然后在0.3 MPa的壓力下常溫使用鈀碳催化催化劑用氫氣對3-甲氧基-4-羥基苯甲醛肟進行還原，還原之后進行鹽酸化重結(jié)晶制備香蘭素胺鹽酸鹽，此工藝路線合成方法簡便、操作簡單、反應(yīng)條件溫和、催化劑可以回收繼續(xù)使用，綜合兩步反應(yīng)，香蘭素胺鹽酸鹽總收率89.4%。

1 實驗部分

1.1 原料和儀器

核磁共振氫譜使用美國安捷倫400型核磁共振儀測定，紅外光譜使用島津公司IRAffinity-1型傅里葉變換紅外光譜儀測定，液相色譜使用日本島津LC-10AP液相色譜儀測定，稱量使用雙杰JJ1000型電子天平，化合物熔點使用天津ZRD-1型全自動熔點測定儀進行測定，反應(yīng)部分使用薄層硅膠板(TLC)跟蹤，上海一科ZF-1型三用紫外燈顯色。

香蘭素、鹽酸羥胺、乙醇、氫氧化鈉、濃鹽酸、鈀碳催化劑購自國藥集團上海化學(xué)試劑有限公司(分析純)，氫氣(99.99%)來源普萊克斯，都未經(jīng)任何處理，香蘭素胺鹽酸鹽標(biāo)準(zhǔn)樣品來自阿拉丁試劑。

1.2 合成路線

香蘭素胺鹽酸鹽合成路線如下：

1.3 實驗步驟

1.3.1 3-甲氧基-4-羥基苯甲醛肟(2)的合成

1.3.2 香蘭素胺鹽酸鹽(TM)的合成

2 結(jié)果與討論

產(chǎn)物使用液相色譜進行分析，出峰時間和標(biāo)準(zhǔn)品完全一致，純度大于99%，熔點和報道基本一致，傅里葉紅外、核磁共振光譜表征和標(biāo)準(zhǔn)品一致。根據(jù)液相色譜儀、熔點儀、傅里葉紅外儀、核磁共振光譜儀等測試工具表征分析，成功合成出目標(biāo)產(chǎn)品香蘭素胺鹽酸鹽。制備中間體3-甲氧基-4-羥基苯甲醛肟的第一步反應(yīng)是已有現(xiàn)成工藝，所以本方法對第二步合成香蘭素胺鹽酸鹽的條件進行了優(yōu)化，本文在使用常壓進行此反應(yīng)時曾對該反應(yīng)的溶劑進行了考察，發(fā)現(xiàn)在四種溶劑甲醇、乙醇、三氯甲烷、乙酸乙酯中，乙醇是最適合作為反應(yīng)溶劑的，所以以下反應(yīng)條件下：溶劑用乙醇，反應(yīng)壓力0.3 MPa，催化劑質(zhì)量∶3-甲氧基-4-羥基苯甲醛肟質(zhì)量=1∶20，針對反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度等進行了優(yōu)化。

2.1 反應(yīng)時間對合成收率的影響

在上述條件下確定反應(yīng)溫度為40 ℃，改變反應(yīng)時間進行反應(yīng)，結(jié)果見圖1。氫化反應(yīng)0～6 h內(nèi)，香蘭素胺鹽酸鹽收率隨著反應(yīng)時間的延長逐漸增大，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到4 h時，香蘭素胺鹽酸鹽收率趨于穩(wěn)定，故最佳反應(yīng)時間為4 h。

圖1 反應(yīng)時間對收率的影響

2.2 反應(yīng)溫度對合成收率的影響

在相同的實驗條件下，確定反應(yīng)時間4 h，改變反應(yīng)溫度，進行反應(yīng)，從圖2可以看出，反應(yīng)溫度在20～50 ℃，香蘭素胺鹽酸鹽的收率變化不大，在溫度升高時還少許下降，這可能和溫度過高，還原之后的胺在鹽酸化之前不穩(wěn)定所致，所以選擇20～30 ℃(室溫)為最佳反應(yīng)溫度。

圖2 反應(yīng)溫度對收率的影響

3 結(jié)論

采用香蘭素、鹽酸羥胺、氫氧化鈉為初始原料，經(jīng)肟化，氫氣還原及鹽酸成鹽反應(yīng)后重結(jié)晶得到香蘭素胺鹽酸鹽，兩步反應(yīng)總收率可達(dá)89.4%，收率高于專利中反應(yīng)路線。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)經(jīng)液相色譜、熔點、傅里葉紅外、核磁共振光譜等測試工具表征得以確認(rèn)。該工藝具有條件溫和、流程簡單、后處理操作簡便、乙醇溶劑可回收、產(chǎn)品收率高和純度高的特點，利于工業(yè)化生產(chǎn)。

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Synthesis of Vanillinamine Hydrochloride

LIU Fei , LIU Yuxia , WANG Dalu , LI Ming , CAI Yongli , YU Jingmin , CUI Bingchun

(Henan Chemical Industry Research Institute Co.Ltd ， Zhengzhou 450052 ， China)

Using vanillin,hydroxylamine and sodium hydroxide as raw materials,and palladium carbon as a hydrogenation catalyst via,the process of oximation,hydrogen reduction under 0.3 MPa pressure,and vanillylamine hydrochloride is synthesized by hydrochloric acid salification reaction.The affecting factors including the reaction time and the reaction temperature are investigated.The product structure is characterized by HPLC,melting point, IR and1H NMR. The new synthetic method,which is a simple process,solvent recovery under mild reaction condition with high purity and high product yield,can be potentially utilized in industrial amplification.

vanillin ; vanillylamine hydrochloride ; catalytic hydrogenation ; synthesis ; pressure

2016-08-28

劉 菲(1979-)，男，工程師，博士，從事有機合成、精細(xì)化工方面的研究工作，E-mail:liufei00888@163.com。

TQ423.124

A

1003-3467(2016)12-0024-03