間氨基乙酰苯胺的合成及分離研究

王瑞靈，陳永杰，曹 爽，張 芮

(沈陽(yáng)化工大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院， 遼寧 沈陽(yáng) 110142)

間氨基乙酰苯胺是一種重要的化工原料及中間體，廣泛應(yīng)用于染料等精細(xì)化工品的生產(chǎn)，是分散紫93、紅玉等分散染料的中間體[1-2].目前合成間氨基乙酰苯胺類(lèi)染料中間體的方法主要為乙?；╗3-8]，常用的?；瘎┯幸宜狒捅宜?陳良瓏等[6]以間苯二胺為原料，無(wú)機(jī)酸HX為保護(hù)劑，乙酸酐作為?；瘎?，氧化鎂為縛酸劑，在水溶液中0～5 ℃條件下反應(yīng)3 h，間氨基乙酰苯胺收率為90 %.該工藝乙酸酐的使用需加入大量的縛酸劑.趙國(guó)生等[7]將間苯二胺、氫溴酸和冰乙酸混合，在80～99 ℃條件下反應(yīng)20～40 h，間氨基乙酰苯胺收率為80 %左右，氫溴酸的使用對(duì)環(huán)境造成了一定的危害.馮玉婷等[8]以間苯二胺和冰醋酸為原料，氯化氫氣體為保護(hù)劑，合成間氨基乙酰苯胺，收率較高.

從成本和綠色環(huán)保的角度考慮，乙酸酐不是好的?；瘎?乙酸酐作為?；瘎?huì)造成廢液中含有大量醋酸，存在廢液難處理的問(wèn)題.工業(yè)上常用冰乙酸作為?；噭?

本文以間苯二胺和冰乙酸為原料，質(zhì)量分?jǐn)?shù)36 %的鹽酸為保護(hù)劑，合成間氨基乙酰苯胺.確定了較為合適的反應(yīng)條件；采用柱層析法對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分離提純，通過(guò)FT-IR、1H-NMR、LCMS分析鑒定了產(chǎn)物結(jié)構(gòu).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 藥品與儀器

間苯二胺，薄層層析硅膠(GF254)、柱層析硅膠(200～300目)均為化學(xué)純?cè)噭毁|(zhì)量分?jǐn)?shù)36 %的鹽酸、冰乙酸、無(wú)水乙醇、環(huán)己烷、乙酸乙酯、羧甲基纖維素鈉均為分析純?cè)噭?

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1.2 間氨基乙酰苯胺的合成

1.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

以鹽酸為氨基保護(hù)劑，保護(hù)間苯二胺中的一個(gè)氨基形成無(wú)機(jī)酸鹽，防止兩個(gè)氨基均被?；g苯二胺與冰乙酸反應(yīng)生成間氨基乙酰苯胺.

反應(yīng)過(guò)程如下：

1.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

(1)間氨基乙酰苯胺的合成

間苯二胺、鹽酸與冰乙酸以摩爾比1∶1.4∶1.2進(jìn)行反應(yīng).將2.16 g間苯二胺加入到裝有溫度計(jì)、冷凝回流裝置的100 mL三口燒瓶中，以25 mL水為溶劑，通入氮?dú)?，升溫?0 ℃，磁力攪拌使間苯二胺完全熔化后，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36 %的鹽酸保溫2 h.繼續(xù)升溫至98 ℃，再加入冰乙酸保溫15 h.每隔1 h取定量反應(yīng)液，TLC監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程.當(dāng)間苯二胺反應(yīng)基本完全后，降溫至25 ℃以下,有晶體析出.抽濾，多次冷水洗滌濾餅，得白色晶體，即間氨基乙酰苯胺.稱(chēng)質(zhì)量，并計(jì)算收率.

(2)薄層色譜法(TLC)監(jiān)測(cè)反應(yīng)過(guò)程

以GF254薄層層析硅膠為固定相，展開(kāi)劑為二氯甲烷與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比為4∶9)，薄層板在紫外254 nm波長(zhǎng)下顯色，TLC結(jié)果如圖1所示.

1 間苯二胺 2 間氨基乙酰苯胺 3 間苯二胺雙酰化物圖1 反應(yīng)過(guò)程的TLC圖Fig.1 The TLC diagram of the reaction process

1.3 產(chǎn)物的分離提純

柱層析法分離提純間氨基乙酰苯胺：(1)干法拌樣，在單口燒瓶中分別加入1.5 g產(chǎn)物溶于3 mL乙醇,并加入3.0 g已活化的200～300目柱層析硅膠(110 ℃下干燥1 h)，充分振蕩使產(chǎn)物溶解，旋蒸除去乙醇;(2)干法上樣，依次將活化的柱層析硅膠、附有產(chǎn)物的硅膠和石英砂加入直徑為3.7 cm、高度為15 cm的層析柱中，淋洗劑為環(huán)己烷與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比為4∶9)，對(duì)分離提純后的間氨基乙酰苯胺進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征，分離結(jié)果如圖2所示.

1 間苯二胺 2 間氨基乙酰苯胺 3 間苯二胺雙?；飯D2 柱分離的TLC圖Fig.2 The TLC diagram of separation on columns

1.4 結(jié)構(gòu)鑒定

對(duì)柱分離產(chǎn)物進(jìn)行FT-IR、1H-NMR、LCMS分析.

紅外光譜(4 000～400 cm-1)分析，采用溴化鉀KBr壓片法測(cè)定.

核磁共振氫譜分析，采用CDCl3為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)物，500 MHz檢測(cè).

液-質(zhì)分析，流動(dòng)相泵A采用water/0.05 %TFA，泵B采用ACN/0.05 %TFA，電離化模式：ESI.

2 結(jié)果與討論

2.1 溫度對(duì)乙?；磻?yīng)的影響

固定反應(yīng)條件：間苯二胺、鹽酸與冰乙酸的摩爾比為1∶1.2∶1.通過(guò)TLC監(jiān)測(cè)間苯二胺斑點(diǎn)消失的時(shí)間，考察不同溫度對(duì)反應(yīng)的影響,結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 溫度對(duì)反應(yīng)的影響Table 1 Effect of temperature on the reaction

由表1可以看出:隨著溫度升高，反應(yīng)時(shí)間逐漸縮短,98 ℃時(shí)，15 h間苯二胺斑點(diǎn)完全消失，表明反應(yīng)完全；繼續(xù)升高反應(yīng)溫度至101 ℃時(shí)，反應(yīng)體系顏色變黑.因此98 ℃為較佳反應(yīng)溫度，在此溫度下，產(chǎn)物中僅有圖1中物質(zhì)2生成，F(xiàn)T-IR、1H-NMR、MS表征物質(zhì)2為間氨基乙酰苯胺.

2.2 鹽酸用量對(duì)乙?；磻?yīng)的影響

固定反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度為98 ℃，間苯二胺與冰乙酸的摩爾比為1∶1.通過(guò)TLC監(jiān)測(cè)間苯二胺斑點(diǎn)消失的時(shí)間，考察鹽酸用量對(duì)反應(yīng)的影響，結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 鹽酸用量對(duì)反應(yīng)的影響Table 2 Effect of HCl dosage on the reaction

由表2知:當(dāng)間苯二胺與鹽酸摩爾比為1∶1.2時(shí)，間苯二胺斑點(diǎn)消失，在此條件下有少量圖1中物質(zhì)3生成，說(shuō)明氨基保護(hù)不完全；增大鹽酸用量至摩爾比為1∶1.4和1∶1.6時(shí)，間苯二胺斑點(diǎn)消失，反應(yīng)完全.確定間苯二胺與鹽酸較佳摩爾比為1∶1.4，在此條件下僅有圖1中物質(zhì)2生成.

2.3 冰乙酸用量對(duì)乙酰化的影響

固定反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度為98 ℃，間苯二胺與鹽酸的摩爾比為1∶1.4，反應(yīng)時(shí)間20 h.通過(guò)TLC監(jiān)測(cè)間苯二胺斑點(diǎn)消失的時(shí)間，考察冰乙酸用量對(duì)反應(yīng)的影響，結(jié)果見(jiàn)表3.

表3 冰乙酸用量對(duì)反應(yīng)的影響Table 3 Effect of glacial acetic acid dosage on the reaction

由表3知:當(dāng)間苯二胺與冰乙酸摩爾比為1∶0.8和1∶1.0時(shí)，間苯二胺斑點(diǎn)不消失，說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行不完全；增大冰乙酸用量至摩爾比為1∶1.2時(shí)，間苯二胺斑點(diǎn)消失，反應(yīng)完全,在此條件下僅有圖1中物質(zhì)2生成；繼續(xù)增加冰乙酸用量至摩爾比為1∶1.3時(shí)，產(chǎn)物中有少量的物質(zhì)3生成，此反應(yīng)條件是冰乙酸過(guò)量較多，根據(jù)物質(zhì)3在TLC圖1中的展開(kāi)位置，分析物質(zhì)3可能為間苯二胺的雙?；a(chǎn)物.因此,確定間苯二胺與冰乙酸較佳摩爾比為1∶1.2.

2.4 時(shí)間對(duì)乙?；挠绊?/h3>

固定反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度為98 ℃，間苯二胺、鹽酸與冰乙酸的摩爾比為1∶1.4∶1.2，考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物間氨基乙酰苯胺收率的影響，結(jié)果見(jiàn)表4.

表4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)物間氨基乙酰苯胺收率的影響Table 4 Effect of reaction time on yield of m- Acetamidoaniline

由表4知:反應(yīng)時(shí)間為13 h、14 h時(shí)，間氨基乙酰苯胺收率較低；反應(yīng)時(shí)間為15 h時(shí)，收率86.1 %；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間為16 h時(shí)，TLC分析表明產(chǎn)物有兩種，即圖1中的物質(zhì)2和物質(zhì)3，物質(zhì)2間氨基乙酰苯胺的收率降低.因此,確定較佳反應(yīng)時(shí)間為15 h.

2.5 產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)分析

IR(KBr)，v，cm-1：3 415、3 383(N—H伸縮振動(dòng)特征吸收峰)；2 978、2 803(甲基上C—H伸縮振動(dòng)峰)；1 694(C===O伸縮振動(dòng)峰)；1 597、1 541、1 498(苯環(huán)C===C骨架振動(dòng)峰)；1 128(烷基的C—N伸縮振動(dòng)峰)；794、778、689(苯環(huán)間位二取代特征峰).

1H-NMR(CDCl3，500M),δ:7.20(s，1H，ArH)，7.09 (t，1H，J=15 Hz，ArH)，6.63(d，1H，J=10 Hz，ArH)，6.44 (d，1H，J=5 Hz，ArH)，3.73(s，2H，NH2)，2.16 (s，3H，CH3).

質(zhì)譜分析結(jié)果為m/z151(M+1)：150.08.

結(jié)合以上FI-IR、1H-NMR、MS分析，可以確定產(chǎn)物為間氨基乙酰苯胺.

3 結(jié) 論

(1) 鹽酸為保護(hù)劑、冰乙酸為?；噭┲苽溟g氨基乙酰苯胺，通過(guò)單因素探索，得到了較好的工藝條件：間苯二胺、鹽酸、冰乙酸的摩爾比為1∶1.4∶1.2，反應(yīng)溫度為98 ℃，反應(yīng)時(shí)間為15 h.采用TLC方法監(jiān)測(cè)上述反應(yīng)進(jìn)程，展開(kāi)劑配比為：V(二氯甲烷)∶V(乙酸乙酯)=4∶9.

(2) 采用柱層析法對(duì)間苯二胺乙?；之a(chǎn)物進(jìn)行分離提純，粒度為200～300目的柱層析硅膠為吸附劑，環(huán)己烷與乙酸乙酯的混合溶劑(體積比為4∶9)為流動(dòng)相，將分離提純后的產(chǎn)物通過(guò)FT-IR、1H-NMR、LCMS進(jìn)行了結(jié)構(gòu)鑒定，確認(rèn)產(chǎn)物為間氨基乙酰苯胺，柱層析分離提純后的產(chǎn)物收率為86.1 %.