费歇尔碱合成新工艺方法的研究

费歇尔碱合成新工艺方法的研究 吉 林 化 工 学 院 学 报第 14 卷第 4 期V o l. 14 N o. 4 1997 D ec. JOU RN A L O F J IL IN IN ST ITU T E O F CH EM ICA L T ECHN OL O GY 1997 年 12 月出版 3 费歇尔碱合成新工艺方法的研究 欧阳杰 盛长文 薛连海( ) ( ) 精细化工系环境化工系 摘 要 研究了以甲基异丙基酮为原料合成费歇尔碱的工艺方法, 并确定了最佳工艺条件. 关键词 吲哚生物碱; 甲基异丙基酮; 费歇尔碱 中图分类号 629. 3O () 费歇尔碱学名 1, 3, 32三甲基222亚甲基吲哚啉. 是重要的阳离子染 , F isch e rπs b a se 料中间体, 能与芳醛或芳胺类化合物 缩合生成甲川系阳离子染料. 还能与 2甲基甲酰苯胺反应制得另一个重N 要的阳离子染料中间体费歇尔 〔1〕 醛. 此外, 近年来, 费歇尔碱还广泛 应用于光致变色, 电致变色及酸致变 〔2〕色等新型功能合成中. 反应式 如图 1 所示. 我国是从 60 年代开始生产该产 品的, 但生产工艺比较陈旧, 不能满足 新的市场形势的要求. 作者结合开发 吉化集团公司投产的甲基异丙基酮的 下游产品, 对以甲基异丙基酮为起始 图 1 费歇尔碱的反应 原料生产费歇尔碱的工艺进行研究. 1 合成方法 1. 1 合成原理 ( ) ( ) 如图 2 所示, 反应是分三步进行的, 首先是甲基异丙基酮 1与苯肼 2的反应, 生成 () () () () 相应的酮苯腙 3, 然后, 酮苯腙 3在酸催化下环化成 2, 3, 32三甲基吲哚啉 4, 最后 4 ()烷基化得目的产物费歇尔碱 5. 1. 2 酮苯腙的合成 甲基异丙基酮与苯肼以 1?1 的摩尔比, 在加热情况下, 发生加成2脱水反应, 生成相 应的酮苯腙. 实验证明, 此反应与反应温度、 酮的滴加速度及反应时间存在依存关系. 最 佳反应条件为: 反应温度为 70, 80 ?滴加 , C 速度为 10, 20 ƒ反应时间为 4 . 在最 , D m in h 优条件下, 产物收率为 80%. 图 2 费歇尔碱的合成 1. 3 2, 3, 32三甲基吲哚的合成 酮苯腙在酸催化下环化得 2, 3, 32三甲 基吲哚. 这是典型的吲哚合成反应, 实验证明, 不同的酸作催化剂, 对反应收率有较大的影 1不同酸的催化活性对比 响. 实验中比较了硫酸, 醋酸, 盐酸以 及氯化氢乙醇饱和溶液的催化活性, 催化剂 硫酸醋酸 盐酸 氯化氢乙醇饱和溶液 实验结果如表 1 所示.95 90 84 30 收率% 其中, 硫酸和醋酸的催化效果为 好, 尤其是硫酸为最佳. 反应的最佳条件为, 反应温度 90, 95 ?反应时间 2, 3 , 硫酸与 , C h 酮苯腙的原料摩尔比为 2?1, 硫酸的浓度为 10%, 20%. 最佳收率为 95%. 1. 4 费歇尔碱的合成 表 2 各种甲基化剂性能对比由 2, 3, 32三 甲 基吲哚与相应的 2N 甲基化剂优点缺点 收率% 烷基化剂反应来制得 硫酸二甲酯85 反应温度低毒性大〔3, 4〕碘甲烷 磷酸三甲收率较高 收价格贵 需焦磷80 费歇尔碱. 在研究 酸为溶剂 成本酯 对甲基苯磺酸率较高 反应83 中, 对各种甲基化剂 , 有毒 反应较高甲酯 多聚磷酸甲条件温和 收79 作了对比试验, 结果 温度较高 酯 率高, 无毒 89 是多聚磷酸酯是最理 想的甲基化剂. 各种甲基化剂性能列于表 2. 在用多聚磷酸甲酯为甲基化剂的反应中, 反 应温度、搅拌速度都是决定反应的重要因素, 实验证明, 最佳的反应温度为 180, 190 ?,C 搅拌速度为 150, 200 体系一定要在氮气保护下进行. 反应收率可达 89%.ƒ. rm in 1. 5 一次精馏法合成费歇尔碱 为了进一步提高反应收率, 将前两步反应产物的精馏操作省掉, 直接将油状粗产物用 于第三步的甲基化反应, 最终产物通过减压精馏分离, 费歇尔碱收率为 70%. 2 实验部分 () 2. 1 仪器与试剂 略 2. 2 分析方法 2. 2. 1 费歇尔碱的定性分析 外观为红色透明液体, 比重为 0. 984, 折光率为 1. 5772, 苦味酸盐熔点为 147, 148 ?这些特征值均与文献值相符合., C 2. 2. 2 费歇尔碱的定量分析 ( ) 采用气相色谱法 毛细分析, 仪器为 27 毛细色谱, 色谱柱为 254, 0. 25 ×30 SC SE mm , 柱温为 210 ?汽化室温度为 300 ?载气为氮气., , m C C 2. 3 合成实验 2. 3. 1 酮苯腙的合成 在 250 烧瓶中, 加入 0. 5 苯肼, 不断搅拌下加入 0. 5 的甲基异丙基酮, 然 mL m o l m o l 后在 80 ?水浴上加热 4 , 反应结束后, 弃去水层, 得到粗制酮苯腙, 将水层用乙醚萃取, C h 用干燥, 蒸去溶剂, 减压精馏, 收率为 80%.M gSO 4 2. 3. 2 2, 3, 32三甲基吲哚的合成 将 17. 6 酮苯腙在 30 内加到 98 20% 的硫酸中, 在 1 内加热到 95 ?然后 , g m in g h C 在此温度下保持 2 . 用碳酸钠中和, 分出油层减压精馏, 得产品 15 , 收率 94%.hg 2. 3. 3 1, 3, 32三甲基222亚甲基吲哚啉的合成 取 32 2, 3, 32三甲基吲哚, 加到 167 自制的多聚磷酸甲酯粘稠物中 , 搅拌使其溶 g g 解, 搅拌下将温度升至 180 ?颜色变红, 在此温度下保持 3 , 体系变成琥珀色, 自然冷却 , C h 至室温, 加水稀释, 全溶后放置过夜, 加 中和至 有棕色油状物析出, 分出油 = 8, N aO H pH 相, 水相用乙醚萃取, 用无水干燥, 减压蒸馏, 收集 122, 124 ?0. 002 馏分ƒM gSO 4 C M P a 31. 8 , 产品纯度为 96. 8% , 收率为 89%.g 3 结果和讨论 本研究的结果证明由甲基异丙基酮为原料合成费歇尔碱的工艺是可行的. 在合成 2, 3, 32三甲基吲哚时, 硫酸为催化剂收率最好. 在2甲基化反应时采用多聚 N 磷酸甲酯为好, 收率高, 无毒, 成本较低. 三步反应总收率可达 67% , 一次精馏法产物收率可达 70%. 产品纯度达 96. 8% , 超 过拜尔公司的技术级产品含量. 参 考 文 献 〔1〕 程铸生等. 精细化学品化学. 上海: 华东化工学院出版社, 1990. 79, 81 I sh im iau, H ko k zdo , E Ino ue e t a l. C h em , J ap an, 1969, 42: 1970 〔2〕 〔3〕 大川昭媵. 1, 3, 32 ’|' ’|' 222’|' ’|' Ü 类の制造方法. 日本特许公报 昭 50— “ “ ’ S J S “ S t 17066, 1975, 145, 147. 〔4〕 徐克勋. 有机化工原料及中间体便览. 沈阳: 辽宁省石油化工技术情报总站出版, 1988. 687 ()下转第 51 页 THE DY NAM IC RESPO NSE O F CAM FOLLOW ER SY STEM TO THE INPUT M O T IO N J ian g Sh en gyu an L i Y iqu n ()()J ilin H igh e r A sso c ia te Co llege o f E lec t r if ica t io n J ilin In st itu te o f C h em ica l T ech no lo gy A bstrac t T h e th eo re t ica l ana ly sis o f th e re spo n se o f cam fo llow e r cau sed by inp u t m o t io n a re p re sen t2 . edT h e dynam ic ch a rac te r ist ic s o f cam m ech an ism s a re ana ly sed and com p a red w ith tho se o f comm o n . fo llow e r m o t io n sT h e re la t ive coo rd ina te s and L ap lace t ran sfo rm m e tho d a re u sed to so lve th e re spo n se .o f co n stan t acce le ra t io n and co n stan t dece le ra t io n inp u t m o t io n s ; ; Key words cam m ech an ism dynam ic re spo n sek ine t ic ana ly sis () 上接第 26 页 O N THE PREPA RA T IO N O F F ISCHERπS BA SE X u e L ian h a i O πyan g J ie Sh en g C h an gw en ()()D ep a r tm en t o f F ine C h em ica ls D ep a r tm en t o f E nv iro nm en ta l C h em ica l E ng inee r ing . A bstrac t T h e p rep a ra t io n m e tho d o f F ish e rπs ba se f rom m e th y l isop rop y l k e to ne is stud iedT h e op t i2 .m um tech no lo gy co nd it io n s a re de te rm ined ; ; key words indo le a lk a lo idm e th y lisop rop y lk e to neF isch e rπs ba se