8—羥基喹啉的微型制備方法研究

鄒碧群　張業(yè)

【摘要】介紹了8-羥基喹啉微型化合成方法，即在濃硫酸作用下，使甘油脫水生成丙烯醛，并使鄰氨基酚與丙烯醛的加成物脫水成環(huán)，硝基酚氧化下，合成了8-羥基喹啉。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在超聲波輔助下，以濃硫酸作為脫水劑，硝基酚作為氧化劑，合成8-羥基喹啉達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)間僅為18 min，收率為87.5%，有效地提高了實(shí)驗(yàn)效率。

【關(guān)鍵詞】8-羥基喹啉 合成 微型制備

【基金項(xiàng)目】廣西高校中青年教師基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目 （KY2016YB595）資助。

【中圖分類號(hào)】G71 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）13-0189-01

近年來(lái)迅速發(fā)展起了微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法[1，2]，微型化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約藥品、減少環(huán)境污染、減少實(shí)驗(yàn)時(shí)間、方便攜帶，這可使學(xué)生建立起嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和綠色化學(xué)的實(shí)驗(yàn)理念，因此倍受從事有機(jī)化學(xué)教學(xué)人員的高度重視。

8-羥基喹啉為淡黃色或白色針狀晶體，是一類重要的喹啉衍生物，具有良好的生物活性，是農(nóng)藥和染料的中間體，可作為防腐劑、酚醛樹(shù)脂和雙氧水的穩(wěn)定劑，在冶煉工業(yè)和分析化學(xué)中的金屬元素分析、光度分析和金屬防腐等方面有廣泛應(yīng)用[3]?！?-羥基喹啉的制備》是有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的典型實(shí)驗(yàn)之一[4]，以傳統(tǒng)的合成方法制備8-羥基喹啉具有反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、藥品用量大、對(duì)環(huán)境的污染較大等缺點(diǎn)，因此，本文對(duì)8-羥基喹啉的制備進(jìn)行微型化，以新理念、新方法探討《8-羥基喹啉的制備》的實(shí)驗(yàn)方法和教學(xué)理念，為同類的有機(jī)化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一些指導(dǎo)意義。

一、實(shí)驗(yàn)部分

（一）實(shí)驗(yàn)原理

以鄰氨基苯酚為起始原料，在超聲波輔助下，合成了目標(biāo)產(chǎn)物8-羥基喹啉，合成路線詳見(jiàn)圖1。

（二）實(shí)驗(yàn)儀器與藥品

KQ5200-B型超聲波清洗機(jī)（鄭州南北儀器設(shè)備有限公司）；微型實(shí)驗(yàn)儀器一套（云南大學(xué)研制）；鄰氨基苯酚（AR），鄰硝基苯酚（AR）；無(wú)水甘油（AR）；濃硫酸（AR）。

（三）實(shí)驗(yàn)步驟

1. 8-羥基喹啉的合成

在10 mL三頸燒瓶中加入0.18 g（0.0013 mol）鄰硝基苯酚，0.28 g（0.0026 mol）鄰氨基苯酚、0.75 mL甘油，在超聲波震蕩下使之混勻，并緩慢滴入0.45 mL濃硫酸，冷卻后，裝上微型冷凝回流管，超聲波輔助下反應(yīng)2 min后，靜置1 min，繼續(xù)超聲輔助并加熱反應(yīng)15 min，冷卻后，加入1.5 mL水充分搖勻，進(jìn)行簡(jiǎn)易水蒸氣蒸餾，除去未反應(yīng)的鄰硝基苯酚，當(dāng)餾分由淺黃變?yōu)闊o(wú)色時(shí)停止蒸餾，冷卻，冰浴條件攪拌下慢慢滴加0.7 mL氫氧化鈉（質(zhì)量比1：1）溶液，再用飽和碳酸氫鈉調(diào)節(jié)溶液呈中性，接著用水蒸氣蒸餾法將8-羥基喹啉蒸出，當(dāng)餾分冷卻后進(jìn)行抽濾、洗滌，即可得到0.34 g粗產(chǎn)物。

2.粗產(chǎn)品的重結(jié)晶

將上述粗產(chǎn)品和1粒沸石加到2 mL的圓底瓶中，再加入0. 7 mL乙醇（4：1） 水溶液，裝上微型回流冰凝管，加熱至85℃回流并使粗產(chǎn)品完全溶解，得一無(wú)色透明溶液。提前用棉花將一支塑料滴管口塞好，且擠壓出氣體，當(dāng)停止加熱時(shí)趁熱將其插入溶液中吸濾。 冷卻結(jié)晶后，輕輕敲擊滴管底部，析出的晶體就會(huì)往底部沉降，將滴管的細(xì)頸部分剪去，并將上層清液吸掉除去。再用1～2 滴純凈水洗滌晶體，除去水分。取出晶體并在濾紙上擠壓、烘干，得產(chǎn)品約0. 32 g。

二、結(jié)果與討論

（一）超聲波輔助的微型化實(shí)驗(yàn)和常規(guī)回流實(shí)驗(yàn)相比較

與常規(guī)回流實(shí)驗(yàn)相比，超聲波輔助的微型實(shí)驗(yàn)大大減少了試劑用量，同時(shí)反應(yīng)時(shí)間也大大的縮短了，常規(guī)回流反應(yīng)時(shí)間要1.5 h，而在超聲波輔助下，反應(yīng)時(shí)間僅為18 min；同時(shí)還提高了產(chǎn)率，具體結(jié)果列于表1中。分析表1可知，用超聲波輔助方法合成8-羥基喹啉可以大大節(jié)約時(shí)間，減少實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，減少污染，同時(shí)微型實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行規(guī)范操作也提出了更高、更嚴(yán)的要求，有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，并用綠色化學(xué)的實(shí)驗(yàn)理念進(jìn)行規(guī)范操作。

（二）微型化重結(jié)晶的改進(jìn)

在微型化實(shí)驗(yàn)中，安培法重結(jié)晶是過(guò)去比較常用的方法，由于安培瓶的制作比較麻煩，而且吸濾過(guò)程中容易受冷，一次吸濾不完，還要再次加熱，還會(huì)使產(chǎn)品結(jié)晶，導(dǎo)致?lián)p失，故此我們采用塑料滴管代替安培瓶進(jìn)行吸率，操作迅速方便。

（三）注意事項(xiàng)

（1）實(shí)驗(yàn)加料順序必須按照指定的順序加入，如果濃硫酸先加入，反應(yīng)會(huì)很激烈，難以控制。

（2）本實(shí)驗(yàn)所有反應(yīng)試劑均為分析純，尤其是甘油，其含水量必須低于5%，否則會(huì)影響產(chǎn)率，故此甘油最好是新制備的。

三、結(jié)論

本文探討了超聲波輔助下微型制備8-羥基喹啉的方法，即在濃硫酸脫水作用下，以鄰氨基苯酚為原料，在超聲波輔助下反應(yīng)得到粗產(chǎn)品，并用改進(jìn)的微型化重結(jié)晶法提純產(chǎn)品，使8-羥基喹啉的產(chǎn)率由55%提高到了87.5%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，試劑用量減少后，實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)得到節(jié)約、實(shí)驗(yàn)時(shí)間相應(yīng)的縮短、污染也減少了，并且提高了產(chǎn)量，從而有效地使實(shí)驗(yàn)效率得到了提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]周寧懷，王德琳. 北京： 科學(xué)出版社， 1999.

[2]黃忠京.廣西民族大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版， 2007， 13 （2）： 106-108.

[3]張珍明，李樹(shù)安，葛洪玉.8-羥基喹啉制備技術(shù)進(jìn)展[J].廣州化學(xué)，2007，6.

[4]華南師范大學(xué)，東北師范大學(xué)，蘇州大，廣西師范大學(xué)，上海師范大學(xué)合編. 有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，2014.

作者簡(jiǎn)介：

鄒碧群（1982-），女， 廣西賀州市人，碩士，主要從事藥物合成的教研工作。

張業(yè)（1981-），男，廣西貴港人，碩士，桂林師范高等?？茖W(xué)校教授，主要從事藥物化學(xué)教研工作。