董玉環(huán)，王光榮，周長(zhǎng)山

（唐山師范學(xué)院 化學(xué)系，河北 唐山 063000）

4-碘乙酰苯胺的合成研究

董玉環(huán)，王光榮，周長(zhǎng)山

（唐山師范學(xué)院 化學(xué)系，河北 唐山 063000）

以苯胺為起始原料，用冰醋酸將其乙酰化后，碘化鉀為碘化劑，以溫和的氧化劑雙氧水作為碘化反應(yīng)的活化劑，以CH3OH-H2O溶液為溶劑，在一定的反應(yīng)條件下合成了4-碘乙酰苯胺，最佳反應(yīng)條件為：H2O-CH3OH體積比為3:1，氧化劑用量與原料用量摩爾比為2:1，反應(yīng)時(shí)間為6 h，反應(yīng)溫度75 ℃，4-碘乙酰苯胺的最高產(chǎn)率可達(dá)到86.7%。該方法反應(yīng)步驟少，條件溫和，選擇性較好，產(chǎn)率高且綠色環(huán)保。

苯胺；乙酰苯胺；碘化反應(yīng)；直接氧化法；綠色環(huán)保

碘代芳烴是合成具有藥物活性和生物活性化合物的重要中間體[1-4]。碘代芳烴的合成路線可分為兩類：第一類是間接碘化，如用Sandmeyer反應(yīng)由苯酚制備對(duì)碘苯酚，合成過(guò)程較繁雜，一般產(chǎn)率不高于70%。第二類是直接碘化，即將單質(zhì)碘或含碘化合物在一定條件下與芳香化合物反應(yīng)而直接碘化，其特點(diǎn)是反應(yīng)步驟少、條件溫和、選擇性較好、產(chǎn)率高[5-8]。若用碘直接與芳烴進(jìn)行親電取代反應(yīng)較困難，當(dāng)有氧化劑存在時(shí)，碘生成碘正離子或生成一個(gè)有正性極化的碘絡(luò)合物，在這樣的活性大的親電體進(jìn)攻下，碘化反應(yīng)能順利進(jìn)行[9]。常用的方法有一氯化碘碘化法、氧化碘化法等。一氯化碘碘化反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單，產(chǎn)率較高，但一氯化碘具強(qiáng)腐蝕性和易分解，不便于使用和儲(chǔ)存；而雙氧水氧化碘化法使用廉價(jià)易得的原料和活化劑，產(chǎn)率也較高，而且雙氧水氧化后的產(chǎn)物為水，故此方法綠色環(huán)保且可行性強(qiáng)[10]。本實(shí)驗(yàn)是以CH3OH-H2O溶液為溶劑，以碘化鉀和苯胺為原料，先對(duì)苯胺進(jìn)行乙?；僖詼睾偷难趸瘎┻^(guò)氧化氫作為碘化反應(yīng)的活化劑合成4-碘乙酰苯胺。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 反應(yīng)原理

1.2 4-碘乙酰苯胺的合成

1.2.1 乙酰苯胺的合成

在50 mL圓底燒瓶中，加入0.11 mol新蒸的苯胺，0.26 mol冰醋酸及少許鋅粉，裝上刺形分餾柱。將圓底燒瓶用小火加熱，維持溫度在100-110 ℃之間反應(yīng)約1.5 h，在攪拌下趁熱將反應(yīng)物倒入200 mL冰水中，冷卻后吸濾析出的固體，用冰水洗滌。粗產(chǎn)物用水重結(jié)晶，產(chǎn)物熔點(diǎn)113-114 ℃。

1.2.2 4-碘乙酰苯胺的合成

在機(jī)械攪拌和回流冷凝器中加入40 mL溶劑（水/甲醇=3/1），緩慢加入濃硫酸2.5 g，然后加入KI（0.025 mol）和乙酰苯胺（0.025 mol），最后在冰水浴中滴加過(guò)氧化氫（0.05 mol），滴加過(guò)程中溫度維持在10 ℃左右，當(dāng)過(guò)氧化氫（30%）滴加完畢后開始升溫，攪拌下（75 ℃）反應(yīng)6 h后停止加熱，待反應(yīng)液冷卻倒出，向反應(yīng)液中加入0.1 mol/L的硫代硫酸鈉溶液，除去碘分子，直至反應(yīng)液不再使KI變色為止，過(guò)濾，得粗品。用丙酮重結(jié)晶。

2 結(jié)果與討論

2.1 乙酰苯胺的合成

以苯胺和乙酸為原料制備乙酰苯胺，研究了物料配比、溫度對(duì)乙酰苯胺產(chǎn)率的影響，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：

當(dāng)苯胺為0.11 mol，乙酸為0.26 mol，反應(yīng)溫度在100 ℃-110 ℃時(shí)，乙酰苯胺的產(chǎn)率可達(dá)到70.6%。

2.2 4-碘乙酰苯胺的合成反應(yīng)的討論

2.2.1 酸度對(duì)4-碘乙酰苯胺產(chǎn)率的影響

在酸性條件下，用溫和的氧化劑過(guò)氧化氫作為碘化反應(yīng)活化劑，活化KI生成碘正離子后，在乙酰苯胺的苯環(huán)上發(fā)生親電取代反應(yīng)，從而得到4-碘乙酰苯胺，在反應(yīng)中酸度的控制非常重要。文獻(xiàn)[10]是用10 g濃硫酸溶于200 mL溶劑中，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，酸液濃度偏低，氧化效果不太好，導(dǎo)致產(chǎn)率降低，適當(dāng)增加酸度后產(chǎn)率提高，用2.5 g濃硫酸溶于40 mL溶劑中，4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率達(dá)86.7%。

2.2.2 氧化劑用量對(duì)4-碘乙酰苯胺產(chǎn)率的影響

固定乙酰苯胺的用量為0.025 mol，碘化鉀的用量為0.025 mol，加入濃硫酸的用量2.5 g，溶劑水/甲醇體積比為3:1，反應(yīng)時(shí)間6 h，反應(yīng)溫度85 ℃，改變過(guò)氧化氫的用量，考查不同氧化劑用量對(duì)產(chǎn)物產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表1。

通過(guò)表1可得出如下結(jié)論：當(dāng)n(乙酰苯胺):n(過(guò)氧化氫)=1:2時(shí)，4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率最高，達(dá)到85.8%。乙酰苯胺與過(guò)氧化氫摩爾比無(wú)論是低于1:2還是高于1:2均會(huì)造成4-碘乙酰苯胺產(chǎn)率的降低?？赡苄栽蚴牵?/p>

a）由于本論文采用的是直接氧化碘化法，直接加入的是碘化鉀，加入的氧化劑過(guò)氧化氫使碘分子或碘負(fù)離子不斷轉(zhuǎn)變成高親電性的碘正離子，碘正離子在乙酰苯胺的苯環(huán)上發(fā)生親電取代反應(yīng)得到目標(biāo)碘化產(chǎn)物，所以氧化劑的用量直接影響著4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率。

b）化劑過(guò)氧化氫的用量增加導(dǎo)致，碘負(fù)離子除了被氧化成一價(jià)的碘正離子外，還有可能被氧化成其他價(jià)態(tài)，致使4-碘乙酰苯胺產(chǎn)率降低；相反，氧化劑過(guò)氧化氫用量減少也會(huì)造成碘負(fù)離子不能充分被氧化，同樣也造成了4-碘乙酰苯胺產(chǎn)率下降。

2.2.3 反應(yīng)溫度對(duì)4-碘乙酰苯胺產(chǎn)率的影響

按已選的n(乙酰苯胺):n(過(guò)氧化氫)=1:2，其他條件同上，考查不同反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表2。

由表2不難看出：隨著反應(yīng)溫度的升高，4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率會(huì)逐漸升高，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到75 ℃時(shí)，4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率也隨之達(dá)到最高值86.7%，隨后，即使反應(yīng)溫度繼續(xù)升高，4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率也會(huì)下降。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)：當(dāng)反應(yīng)溫度95 ℃時(shí)，副產(chǎn)物增多，這也就造成了4-碘乙酰苯胺產(chǎn)率的下降。而反應(yīng)溫度低于75 ℃時(shí)由于反應(yīng)物不能充分反應(yīng)，導(dǎo)致4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率較低。由以上討論，反應(yīng)溫度為75 ℃為宜。

2.2.4 反應(yīng)時(shí)間對(duì)4-碘乙酰苯胺產(chǎn)率的影響

其他反應(yīng)條件同上，反應(yīng)溫度75 ℃，考查不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表3。

由表3可以得出如下結(jié)論：過(guò)氧化氫氧化劑合成4-碘乙酰苯胺的最佳反應(yīng)時(shí)間為6 h，此時(shí)4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率達(dá)到最大值86.7%，但是當(dāng)反應(yīng)時(shí)間低于或者高于6 h時(shí)，4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率均會(huì)降低。這可能是由于：反應(yīng)時(shí)間太短造成反應(yīng)不夠充分，反應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)有較多副產(chǎn)物的生成，總的結(jié)果都會(huì)造成目標(biāo)產(chǎn)物的產(chǎn)率降低。鑒于以上討論，選擇反應(yīng)時(shí)間為6 h為宜。

2.2.5 溶劑配比對(duì)4-碘乙酰苯胺產(chǎn)率的影響

在已確定的適宜酸度、氧化劑用量、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度條件下，并且確定溶劑總體積為40 mL，考查溶劑中V(水)/V(甲醇)對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表4。

由表4可以看到：隨著水與甲醇的配比的不同，4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率是也隨之變化，當(dāng)V(水)/V(甲醇)為3:1時(shí)，4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率達(dá)到最大值86.7%，但是隨著含水量的減少，4-碘乙酰苯胺的產(chǎn)率逐漸減小，這可能是由于碘化鉀在水中溶解度較大且濃硫酸在水溶液中有更好的溶解效果的原因。

由以上討論可知，4-碘乙酰苯胺的最高合成產(chǎn)率為86.7%時(shí)，其最佳反應(yīng)條件為：V(濃硫酸)/V(溶劑)為1.36 mL/40 mL、氧化劑用量n(乙酰苯胺):n(過(guò)氧化氫)為1:2、反應(yīng)溫度為75 ℃、反應(yīng)時(shí)間6 h、溶劑配比（V水/V甲醇) 為3:1。

3 產(chǎn)品檢測(cè)

產(chǎn)品為結(jié)晶，棕黃色，熔點(diǎn)為183 ℃，與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致（文獻(xiàn)值為184 ℃）。表明產(chǎn)物與目標(biāo)產(chǎn)物一致。

產(chǎn)品的IR結(jié)構(gòu)分析：用KBr壓片制樣，在TENSOR37紅外光譜儀上進(jìn)行測(cè)定，得紅外光譜（圖1），其主要特征峰為：3 304 cm-1（酰胺中N-H的伸縮振動(dòng)頻率）；3 112 cm-1左右（苯環(huán)上C-H的伸縮振動(dòng)頻率）；1 668 cm-1（酰胺中C=O伸縮振動(dòng)）；1 584 cm-1、1 534 cm-1、1 485 cm-1、1 437 cm-1（苯環(huán)碳骨架的伸縮振動(dòng)）；1 389 cm-1(CH3中C-H的彎曲振動(dòng)吸收）；822 cm-1（苯環(huán)對(duì)位二取代）；499 cm-1（C-I伸縮振動(dòng)頻率）分析結(jié)果表明，該產(chǎn)品為4-碘乙酰苯胺。

4 結(jié)論

4-碘乙酰苯胺的最佳合成條件為：V(濃硫酸)/V(溶劑) 為1.36 mL/40 mL、氧化劑用量n(乙酰苯胺):n(過(guò)氧化氫) 為1:2、反應(yīng)溫度為75 ℃、反應(yīng)時(shí)間6 h、溶劑配比（V 水/V甲醇)為3:1，此時(shí)4-碘乙酰苯胺的最高產(chǎn)率為86.7%。

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（責(zé)任編輯、校對(duì)：琚行松）

Study on the Synthesis of 4-Iodine Acetanilide

DONG Yu-huan, WANG Guang-rong, ZHOU Chang-shan

(Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)

Firstly, aniline is acetylated with acetic acid, then the mild oxidant hydrogen peroxide is used as an activator of iodide reaction and the potassium iodide is used as iodine agent in the mixture of water and methanol. Under certain conditions, we get 4 - iodine Acetanilide. The optimum reaction conditions are determined as follows: volume ratio of alcohol to water being 1:3, the ration of oxidant to raw materials being 2:1, reaction time being 6 h, the reaction temperature being 75 ℃, under these conditions the maximum yield is 86.7%. This method has some advantages. Less reaction steps are needed. The reaction is under mild conditions with good selectivity and high yield, moreover, it is environmental friendly.

aniline; acetanilide; iodination; direct oxidation; environmental friendly

O625.63

A

1009-9115(2012)02-0016-03

唐山師范學(xué)院教育科研基金項(xiàng)目（2011001006）

2012-02-17

董玉環(huán)（1957-），女，河北樂亭人，教授，研究方向?yàn)橛袡C(jī)合成。