开题报告.0.0.
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1 浙江师范大学本科毕业设计(论文)开题报告 学院 专业 学生姓名 学号 指导教师 职称 合作导师 职称 论文题目 一、选题背景和意义 3’-苯甲酰胺基-N,N-二乙基苯胺的合成是一种重要的分散染料中间体,它可代替N,N-二乙基-m-乙酰氨基苯胺与2,4-二硝基-6-溴苯胺的重氮盐进行偶合来合成分散紫93,所得染料的水洗牢度等指标高于用N,N-二乙基-m-乙酰氨基苯胺与2,4-二硝基-6-溴苯胺的重氮盐偶合合成的分散紫93,因此,国内一些厂家致力于开发这种中间体。 在合成3’-苯甲酰胺基-N,N-二乙基苯胺的合成过程中的中间体3’-氨基苯甲酰苯胺是合成染料的重要中间体,以其为原料经乙基化、羟乙基化和氰乙基化等反应,还可制备一系列重要的染料中间体。特别是制备3’-( N,N-二乙醇氨基)苯甲酰苯胺,进一步合成CI分散红135和CI分散红140。该中间体在西德、美国、日本和韩国等国家均巳工业化生产,在国内也有小型的工业化生产。 3’-苯甲酰胺基-N,N-二乙基苯胺和3’-氨基苯甲酰苯胺的合成工艺的研究,对国家内燃料中间体的发展有着重要的意义,可以完善染料中间体的品种多样化,产品优质化。 二、国内外研究现状、发展动态 关于3’-氨基苯甲酰苯胺合成方法的报道极少,有Hiha1e等人报道的合成方法:
该法在减压下(133.3Pa)蒸馏回收过量的间苯二胺,残余物为单苯甲酰化产物和少量双苯甲酰化产物,收率高达97.2%。避免了使用酸酐、酰氯和强无机酸,不产生有毒废水,但反应能量消耗大.通过实验表明,该法产品纯度低、难提纯,且伴有焦油物产生,故难以实现工业化生产。
l981年Philip等合成了化合物(Z=Me、Et、R=Me、Pr、Ph): 2
其合成法基于的选择性酰化受ZO-基团的定位作用,但若用此方法合成化合物 (R=Me、Pr、Ph)时,结果很不理想。 1975年,Marrioq等研究了间苯二胺与乙酸酐、丙酸酐等低级脂肪酸酐进行选择性酰化的工艺:
该工艺收率达92%。本文作者以该工艺为基础,以间苯二胺为原料,苯甲酰氯代替酸酐作酰化剂进行选择性苯甲酰化反应,合成3’-氨基苯甲酰苯胺。 在国内孔祥文、刘心强、徐丽等人也做过相关研究,以间苯二胺为原料,经选择性苯甲酰化反应制备3’-氨基苯甲酰苯胺,其化学反应方程式如下:
用到的做药原料有间苯二胺(工业品),苯甲酰氯(化学纯),盐酸(化学纯),碳酸钠(化学纯),其反应机理如下: 间苯二胺与苯甲酰氯作用时,其 2个氨基均可能参与反应。如何控制苯甲酰氧只与一个氨基反应,即反应的选择性是间苯二胺苯甲酰化反应的关键,这与溶剂的选择等诸多因素有关。间苯二胺和苯甲酰氯在苯和无水乙醇混合溶剂中反应的结果见表 1所示。 表1 混合溶荆中的苯甲酰化结果 序号 原料摩尔比 间苯二胺/苯甲酰氯 反应时间 h 单酰化产物量 g 双酰化产物量 g 1 1 :1 1 1.95 7.00 2 4 :3 1 2.00 8.65 由表1可知,在苯和无水乙醇的混合溶剂中,间苯二胺分子中2个氨基具有同等的反应活性,均可进行苯甲酰化反应,无选择性可言,在改变原料摩尔比时,例如增加间苯二胺的投入量,所得单酰化产物的量由1.95g增加到2.00g,同时双酰化产物也由7.0g增加到8.65g。 将间苯二胺先溶于盐酸,再与苯甲酰氯反应,则发生如下化学反应 : 3
问苯二胺首先与盐酸反应生成盐酸盐,其中一个氨基被质子化后,它所带的正电荷使另一个氨基质子化非常困难,从而使未质子化的氨基进行选择性苯甲酰化反应。 苯甲酰化反应的影响因素 ① 摩尔比的影响 由表2可知,保持间苯二胺的投入量不变时,减少苯甲酰氯的用量,酰化产物收率提高,水解产物的收率下降,即苯甲酰氯水解反应受到抑制,主反应为苯甲酰化反应。增加苯甲酰氯的用量,酰化产物收率变化不大,但水解产物的量增加很快,即苯甲酰氯的水解反应为主反应。因此,原料的摩尔比应是问苯二胺:苯甲酰氰为l: 0.5。 表2 摩尔比与收率的关系
②反应时问的影响 由表3可知,其它条件不变时,延长反应时间对苯甲酰化反应有利,产物收率逐渐提高。
表3 反应时闻与收率的关系
序号 摩尔比 间苯二胺/苯甲酰氯 反应时间 h 产物 重量(g) 收率(%)
1 1 : 1 3.5 4.86 22.92 2 1 :1 4.8 5.98 28.91 3 1 : 1 5.3 6.93 32.69 4 1 :1 6.3 8.19 38.63
序号 摩尔比 间苯二胺/苯甲酰氯 反应时间 h 酰化产物 水解产物 重量(g) 收率(%) 重量(g) 收率(%)
1 1 : 0.5 6.3 5.5 51.90 0.67 10.98 2 1 :08 6.3 6.23 36.73 3.6 36.89 3 1 : 1 6.3 8.19 38.77 4.52 37.18 4 1 :1.5 6.3 8.25 39.32 11.93 65.19 5 1 :2 6.3 8.60 43.16 18.62 76.31 4
实验步骤 将10·80 g(0·10Ⅱ1o1)间苯二胺用稀盐酸溶解后倒入250 mI三口瓶中,开动搅拌,冰浴冷却至0~5℃时,滴加苯甲酰氯7.03g(0.015mol,滴加完毕,保温lh,加适量食盐于反应j尾合物中进行盐析,抽滤得深红色滤液和白色滤饼。滤饼用少量水溶解后,用碳酸钠水溶液中和,过滤得滤饼,烘干,称重为5.50g,收率51.90%,熔点124.5~125.0℃(文献值125.0℃)。 孔祥文、刘心强、徐丽等人以间硝基苯胺为原料也做过相关报道,具体如下: 用到的主要原料有问硝基苯胺(工业品),苯甲酰氯(化学纯),溶剂(化学纯),氢氧化钠(化学纯),冰醋酸(化学纯),无水乙醇(化学纯),碳酸钠(化学纯)。 合成原理 以间硝基苯胺为原料,经苯甲酰化和铁粉还骧反应制备m-苯酰氨基苯胺,其化学反应方程式如下:
反应的影响因素 ①摩尔比 苯甲酰氯用量以适当过量为宜。用量过大,对产品收率的影响不大,摩尔比对产品收率的影响见表4所示。 表4 摩尔比与收率的关系
序号 摩尔比 苯甲酰氯/间硝基苯胺 反应时间 h 产品收率 %
1 1.0 2 85.50 2 1.1 2 95.00 3 1.2 2 96.15 4 1.3 2 96.85 5 1.4 2 97.05 由表4可知,苯甲酰氯与间硝基苯胺的摩尔比应控制在1.0~1.3。 ②反应温度 苯甲酰化时,反应温度以室温为宜。铁粉还原时,反应温度应控制在90~100℃。低于90℃时反应速度减慢,使反应时间延长,且还原不完全。 ② 介质的酸性 还原反应应始终保持在酸性介质中进行,否则硝基的还原不彻底。但酸性也不宜太 5
大,以免引起原料和产物的部分水解,故应控制在 p H=3~4为宜。 ③搅拌方式 该反应为固液多相反应,因铁粉比重大,需良好的搅拌速度和形式,以保证传质传热,否则会发生结块。搅拌效果以铁糨上下翻滚,不沉积为好。 实验步骤 将l5.18g(0.11mol)间硝基苯胺用90ml适当的溶剂溶解后倒入250ml三口瓶中。在搅拌下加入16.80g(0.12mol)苯甲酰氯,室温反应2h后,用稀碱中和至pH=7~8,蒸馏回收溶剂,过滤得白色固体t烘干,称重为25.29 g,收率95.00%。熔点156.5~157.6℃(文献值157℃)。 m-苯酰氨基苯胺的合成 于250ml三口瓶中分别加入24.20g(0.10mol)合成中间体,28.00g铁屑。100ml水和少量冰乙酸,开动搅拌,缓慢加热至100℃,用纸色谱控制反应终点。约4~5 h后。冷却,用碳酸钠溶液中和,加1 00ml乙醇,搅拌,过滤得红棕色滤液,回收乙醇后,获得目标产物17.80g,收率为84.05%,熔点124.5~125.0℃(文献值125℃)。 上面的是关于中间体m-苯酰氨基苯胺的合成,主要研究了不同原料,不同反应条件下的工艺、反应影响因素、反应条件,产品鉴定。 在工业上,常以间硝基苯胺为原料,经苯甲酰化,还原,二乙基化来合成N,N-二乙基-m-苯甲酰氨基苯胺。对于m-苯酰氨基苯胺的二乙基化工艺,根据乙基化试剂的不同,可采用溴乙烷法、硫酸二乙酯法和氯乙烷法。溴乙烷法具有反应温度低,反应时间短的优点,国内企业主要采用此法,但是由于使用了价格较高的溴乙烷,原材料成本较高;硫酸乙酯法采用了较大毒性的硫酸二乙酯,生产防护要求高,而且它的价格也高,因此原材料成本也很高,国内没有厂家采用。赵莹曾采用氯乙烷法对间乙酰氨基苯胺、间丙酰氨基苯胺、2一甲氧基一5一乙酰氨基苯胺进行二乙基化反应,并在工业生产上获得成功。 叶翠层、赵莹、杨志、李姣娟在论文N,N-二乙基-m-苯甲酰氨基苯胺的合成新工艺中对m-苯甲酰氨基苯胺的二乙基化做了研究报道: 用到的原料有m-苯甲酰氨基苯胺为工业品,纯度(HPLC)>99.63%,氯乙烷为工业品,纯度(GC)>99%,氧化镁为工业品,含量>96%,盐酸为工业品。 实验步骤 将105.5 g(0.5mol)m-苯甲酰氨基苯胺,280gH20和26g(0.65mol)MgO,于1000ml烧杯中混合,冷却至5℃,然后倒入带有搅拌器和温度调节器的1000ml高压釜中,再加入冷至5℃的氯乙烷91g(1.4mol),将高压釜密闭,开动搅拌机并加热至120℃,保温反应16h。反应结束后,冷至80℃以下,放压去掉残余的气体,启开高压釜,向物料中通入氮气以驱除未反应的氯乙烷,倒出物料,加200ml及适量的10%HCl,搅拌,冷却至室温,过滤,水洗至中性,干燥,得到N,N-二乙基-m-苯甲酰氨基苯胺,质量122.1g,收率91.1%,经高压液相色谱仪检测,纯度(HPLC)97.4%。 实验结果与讨论 ①反应温度对反应终点及收率的影响 105.5g(0.5mol)m-苯甲酰氨基苯胺,280gH20,91g氯乙烷和26g(O.65mol)MgO,按上述方法在不同的温度和时间下进行反应后,用高压液相色谱检测单乙基、双乙基和季铵盐的含量,并对产物进行后处理,测定其收率,其结果如下。实验结果表明:反应温度越高,完成反应的时间越短,但季铵盐的含量也越高。这主要是因为高温会使MgO的电离度增加,碱性增强,从而易发生过度乙基化副反应。该工艺适宜的温度为110℃到125℃。