間硝基苯甲醛肟合成研究

閆常恩

（江蘇藍(lán)豐生物化工股份有限公司，江蘇徐州，221400）

0 引言

肟類化合物是很多有機合成（農(nóng)藥）的常用中間體［1,2］，比如肟醚類化合物，其因具有殺蟲、殺螨、殺菌、除草等作用而被廣泛作為生物活性物使用，近來也常被藥(農(nóng)藥)學(xué)家作為有效活性基團(tuán)，引入新藥分子設(shè)計中［3-5］。在查閱相關(guān)文獻(xiàn)后發(fā)現(xiàn)合成肟類化合物的方法有很多［6-8］，本文中間硝基苯甲醛肟可以用三種方法合成得到：第一種以間硝基苯甲醛為原料，與鹽酸羥胺在吡啶的作用下于乙醇中反應(yīng)，得到間硝基苯甲醛肟［9，10］；第二種以間硝基苯甲醛為原料，與鹽酸羥胺在醋酸鈉作用下于乙醇和水中反應(yīng)，得到間硝基苯甲醛肟［12-14］；第三種以間硝基苯甲醛為原料，與鹽酸羥胺在吡啶的作用下于四氫呋喃中反應(yīng)，得到間硝基苯甲醛肟［15,16］。本實驗結(jié)合以上三種方法的的優(yōu)缺點，從反應(yīng)條件、操作方法、產(chǎn)率與收率綜合考慮，最后確定以間硝基苯甲醛為原料，與鹽酸羥胺在吡啶的作用下在乙醇中反應(yīng)，得到間硝基苯甲醛肟，使該反應(yīng)條件更加溫和，操作更加簡單，產(chǎn)率更好，能達(dá)到預(yù)期的最優(yōu)化條件。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

日本SHIMADZU 高效液相色譜分析儀，150mm×4.6mm VP-ODS-C18 柱； 間 硝 基 苯甲醛（工業(yè)品 ≥99%）；吡啶（工業(yè)品 ≥99%）；鹽酸羥胺（工業(yè)品 ≥99%）；乙醇（工業(yè)品 ≥95%）；醋酸鈉（工業(yè)品 ≥99%）；四氫呋喃（工業(yè)品 ≥99%）。

1.2 實驗原理

間硝基苯甲醛與鹽酸羥氨在吡啶的作用下生成間硝基苯甲醛肟，反應(yīng)方程式如下：

1.3 實驗步驟

在裝有溫度計、恒壓滴液漏斗的500ml四口燒瓶中，加入9g(0.06mol)間硝基苯甲醛，加入150ml 乙醇使其溶解，然后再加入5.94g(0.072mol)鹽酸羥氨，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，用恒壓滴液漏斗緩慢加?.2g（0.06mol）吡啶的乙醇溶液，約1h 滴加完畢，室溫攪拌10h后,脫溶得到固體，加乙酸乙酯溶解后，用水60ml 洗滌、分水；5%稀鹽酸60ml 洗滌、分水；飽和碳酸氫鈉60ml 洗滌、分水；飽和食鹽水60ml 洗滌、分水；最后用5g 無水硫酸鎂干燥后過濾，濾液旋干得橙紅色晶體9.8 g，液譜含量99%，收率為99%。

1.4 預(yù)實驗

本實驗反應(yīng)條件比較溫和，操作比較簡單，通過預(yù)實驗確定間硝基苯甲醛和鹽酸羥氨摩爾比（以0.06mol 為基準(zhǔn)物）、溶劑類型、堿類型及反應(yīng)溫度等影響因素的大體范圍，具體情況見表1。

表1 影響因素

2 結(jié)果與討論

2.1 摩爾比對反應(yīng)收率的影響

在溶劑類型、堿類型和反應(yīng)溫度等條件一定的情況下，遵循1.3 的實驗過程，嚴(yán)格操作，對間硝基苯甲醛和鹽酸羥氨的摩爾比進(jìn)行不同比例的配比，使反應(yīng)達(dá)到最佳反應(yīng)條件，具體情況見表2。

表2 間硝基苯甲醛和鹽酸羥氨摩爾比對反應(yīng)收率的影響

從表2 中，很容易看出在間硝基苯甲醛和鹽酸羥氨摩爾比為1:1.2 的情況下反應(yīng)收率最高，反應(yīng)最徹底，如果繼續(xù)加大鹽酸羥氨的量不利于反應(yīng)往正方面進(jìn)行，進(jìn)而影響反應(yīng)收率，且鹽酸羥氨量過多也會使后續(xù)溶解在乙酸乙酯中的量過多，加大后續(xù)堿的用量，產(chǎn)生過鹽，增加三廢量。故硝基苯甲醛和鹽酸羥氨最佳摩爾比為1:1.2。

2.2 溶劑對反應(yīng)收率的影響

在間硝基苯甲醛和鹽酸羥氨摩爾比、堿類型和反應(yīng)溫度等條件一定的情況下，嚴(yán)格參照1.3 的實驗過程操作，因為操作過程中要滴加堿性催化劑，所以在選用溶劑時要選擇中性溶劑進(jìn)行實驗，具體情況見表3。

表3 溶劑類型比對反應(yīng)收率的影響

從表3 中，也很容易看出在使用乙醇作為溶劑的時候，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率最高。乙醇這種溶劑成本低，是有機合成實驗中被普遍使用的溶劑，相對于其他溶劑來說對人體的危害比較小，也方便后期回收。

2.3 堿對反應(yīng)收率的影響

在間硝基苯甲醛和鹽酸羥氨摩爾比、溶劑類型和反應(yīng)溫度等條件一定的情況下，嚴(yán)格參照1.3 的實驗過程操作，選用不同的堿作為催化劑進(jìn)行多次實驗，具體情況見表4。

表4 堿類型比對反應(yīng)收率的影響

從表4 中，很容易看出在使用吡啶作為催化劑的時候，反應(yīng)轉(zhuǎn)化率最高。吡啶與乙醇是互溶的，不會出現(xiàn)滴加過程中堵塞的情況，且吡啶也相對比較穩(wěn)定，不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，更加符合催化劑的性質(zhì)，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，也不會引入其他雜質(zhì)影響后續(xù)處理工作。故確定吡啶為最佳堿催化劑。

2.4 反應(yīng)溫度對反應(yīng)收率的影響

在間硝基苯甲醛和鹽酸羥氨摩爾比、溶劑類型和堿類型等條件一定的情況下，嚴(yán)格參照1.3 的實驗過程操作，如果能在常溫的條件下反應(yīng)，那么操作起來會更加方便，也可進(jìn)一步降低能耗，因此在選擇溫度的時候，需要通過水浴鍋把溫度控制在常溫附近區(qū)間內(nèi)進(jìn)行實驗，具體情況見表5。

表5 反應(yīng)溫度比對反應(yīng)收率的影響

從表5 中，很容易看出在反應(yīng)溫度為25℃的情況下（常溫），反應(yīng)轉(zhuǎn)化率最高，且使操作更簡單，能降低安全風(fēng)險。溫度和壓力都是造成安全事故的重要因素，因此常溫對反應(yīng)是最有利的，也更符合節(jié)能降耗的要求。故確定反應(yīng)溫度以25℃（常溫）為最佳溫度。

2.5 重復(fù)實驗

為了保證實驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，在已確定間硝基苯甲醛和鹽酸羥氨摩爾比（以0.06mol 為基準(zhǔn)物）、溶劑類型、堿類型及反應(yīng)溫度的條件下進(jìn)行多次實驗，具體情況見表6。

表6 重復(fù)實驗

從表6 中，很容易看出進(jìn)行了多次實驗，因為投料量比較少，收率存在些許偏差是在所難免的，但幸好的是收率幾乎在99%，進(jìn)一步證明前期實驗的準(zhǔn)確性較高及相關(guān)條件的選取是比較正確的，并且根據(jù)5 組重復(fù)實驗得到的平均值是99%，可最終確定最佳含量。

2.6 小結(jié)

本實驗通過單因素控制法確定以間硝基苯甲醛為原料，與鹽酸羥胺在吡啶的作用下在乙醇中反應(yīng)，得到間硝基苯甲醛肟的最佳條件：n（間硝基苯甲醛）：n（鹽酸羥氨）為1：1.2，乙醇為溶劑，吡啶為堿，反應(yīng)溫度25℃，間硝基苯甲醛肟收率可達(dá)99%。

3 結(jié)論

本文用吡啶法，以間硝基苯甲醛與鹽酸羥胺反應(yīng)生成間硝基苯甲醛肟，系統(tǒng)地研究間硝基苯甲醛和鹽酸羥氨摩爾比（以0.06mol 為基準(zhǔn)物）、溶劑類型、堿類型及反應(yīng)溫度等各種因素對產(chǎn)品收率的影響，并確定了最佳反應(yīng)條件：n（間硝基苯甲醛）∶n（鹽酸羥氨）為1：1.2；溶劑類型為乙醇；堿類型為吡啶；反應(yīng)溫度為25℃。

在上述條件下，間硝基苯甲醛肟收率可達(dá)99%，得到的間硝基苯甲醛肟為橙紅色晶體，產(chǎn)品質(zhì)量高，容易結(jié)晶且晶型好，操作簡單，反應(yīng)條件溫和，且反應(yīng)溶劑乙醇可以回收再利用。因此用吡啶法生產(chǎn)間硝基苯甲醛肟，具有很好的應(yīng)用前景。