單紹軍 梁碧儀 何志利

(1.廣東藥科大學(xué) 醫(yī)藥化工學(xué)院，廣東 中山 528458；2.廣東省化妝品工程技術(shù)研究中心，廣東 中山 528458)

胡椒環(huán)的化學(xué)名為1,3-苯并二氧唑，是合成農(nóng)藥增效劑胡椒基丁醚、藥物黃連素的重要中間體，而且可以通過(guò)在其苯環(huán)和亞甲基上引入各種不同的基團(tuán)，衍生出一系列的高附加值的精細(xì)化學(xué)品[1]。由于社會(huì)發(fā)展的需要，以植物精油為起始原料的制備胡椒環(huán)技術(shù)越來(lái)越受到生態(tài)資源保護(hù)的限制，研究開發(fā)以石油化工產(chǎn)品為原料的化學(xué)全合成工藝越來(lái)越受人們的重視。

國(guó)內(nèi)外對(duì)胡椒環(huán)的合成研究比較多，比較常見(jiàn)的有以鄰苯二酚與二氯甲烷為原料合成胡椒環(huán)，主要利用選擇性較強(qiáng)的3,2-烷基氨基甲烷有機(jī)堿作為催化劑促進(jìn)閉環(huán)反應(yīng)的進(jìn)行，但是沒(méi)有介紹收率，這種方法因?yàn)榇呋瘎┑某杀据^高不適合工業(yè)生產(chǎn)[2]。賀全國(guó)[3]用苯二酚和二氯甲烷為原料，以芐基三乙基氯化銨為催化劑，反應(yīng)收率達(dá)到88%，不過(guò)同樣存在催化劑成本高的問(wèn)題。董新榮等[4]用二甲亞砜為溶劑，沒(méi)有使用催化劑，產(chǎn)品收率為58%，這個(gè)方法不僅收率低，達(dá)不到工業(yè)化要求，而且二甲亞砜的沸點(diǎn)與胡椒環(huán)的沸點(diǎn)相近不易處理。

本文以鄰苯二酚和二氯甲烷為原料合成胡椒環(huán)，對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)一步進(jìn)行研究，通過(guò)研究溫度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)物配比對(duì)產(chǎn)品收率的影響得到最優(yōu)工藝條件，提高反應(yīng)收率，從而降低生產(chǎn)成本，其合成路線如下：

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要藥品和儀器

藥品：鄰苯二酚(AP)、二甲亞砜(AR)、二氯甲烷(AR)、碳酸鉀(CP)等。

儀器：Advance 500核磁共振波譜儀(瑞士Bruker 公司)等。

1.2 胡椒環(huán)的合成

將48 g二甲亞砜與17 g(0.2 mol)二氯甲烷一起加入到250 mL燒瓶中, 然后加熱到120 ℃，接著將溶于24 g二甲亞砜的11 g(0.1 mol)鄰苯二酚和溶于15 g水的16 g(0.12 mol)碳酸鉀混合后，在滴液漏斗中2 h內(nèi)滴加完，然后再反應(yīng)5 h，結(jié)束，冷卻，過(guò)濾，蒸出三元共沸物，常壓回收二氯甲烷，最后收集沸點(diǎn)為173～175 ℃的餾份，得胡椒環(huán)11.0 g(0.09 mol)，收率為90%，1H NMR(500 MHz，CDCl3) δ: 6.91 (d, 2H), 6.84 (d, 2H), 5.98 (s, 2H)。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響

用相同的物質(zhì)的量比、反應(yīng)時(shí)間，以反應(yīng)溫度分別為90、100、110、120及130 ℃這五個(gè)梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出的結(jié)果如表1。

表1 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)率的影響Table 1 the effect of reaction temperature on the yield

從表1可以看出，改變反應(yīng)溫度，產(chǎn)率會(huì)隨著溫度的升高而增加，其中在120 ℃下產(chǎn)品的產(chǎn)率可達(dá)到90.0%，說(shuō)明提高溫度有利于反應(yīng)的進(jìn)行。從可操作性及安全性的角度考慮，過(guò)高的溫度較難穩(wěn)定控制，在產(chǎn)率達(dá)到90%以上的前提下選擇實(shí)驗(yàn)溫度為120 ℃最適宜。

2.2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響

用固定摩爾比、及反應(yīng)溫度等，以反應(yīng)時(shí)間分別為3，4，5，6 h以及7 h的梯度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2。

由以上表2可知，在僅改變反應(yīng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)條件下，胡椒環(huán)的產(chǎn)率3 h～5 h的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)一直增加；而反應(yīng)時(shí)間超過(guò)5 h后，產(chǎn)率基本不發(fā)生改變，實(shí)驗(yàn)表明，胡椒環(huán)的反應(yīng)時(shí)間在5 h為宜。

表2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)率的影響Table 2 the effect of reaction time on the yield

2.3 摩爾比對(duì)產(chǎn)率的影響

固定反應(yīng)時(shí)間及溫度等實(shí)驗(yàn)條件，即在120℃下反應(yīng)5h，改變反應(yīng)物鄰苯二酚與二氯甲烷的摩爾比，得出摩爾比對(duì)產(chǎn)率影響的結(jié)果如表3。

表3 鄰苯二酚與二氯甲烷摩爾比對(duì)產(chǎn)率的影響Table 3 the effect of n( catechol):n(dichloromethane ) on the yield

從表3可以看出，胡椒環(huán)的產(chǎn)率在物質(zhì)的量比1∶1～1∶2范圍內(nèi)逐漸增加，超過(guò)1∶2的物質(zhì)的量比產(chǎn)率變化不大，說(shuō)明在相同的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，再增大二氯甲烷的用量對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的提高并沒(méi)有太大的幫助，考慮到成本因素，故用1∶2的物質(zhì)的量比進(jìn)行實(shí)驗(yàn)最為合適。

3 結(jié) 論

本文提出以鄰苯二酚和二氯甲烷為原料合成胡椒環(huán)，二甲亞砜為溶劑，碳酸鉀為堿，并通過(guò)研究溫度、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)物配比對(duì)產(chǎn)品收率的影響得到最優(yōu)工藝條件，該工藝具有產(chǎn)品收率高，達(dá)到90.0%，無(wú)污染等特點(diǎn)，具有較好的應(yīng)用前景。

[1] 楊濤,趙匡民,蔣文偉.胡椒環(huán)合成的研究進(jìn)展[J].廣東化工,2012, 39(9): 14～15.

[2] 楊志勇,劉智凌,劉漢文 等.胡椒環(huán)的合成研究[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2011, 19(5): 23～26.

[3] 賀全國(guó),劉正春,周靈君 等.從鄰苯二酚合成3,4-亞甲二氧基苯甲醇[J].應(yīng)用化學(xué),2003, 20(3): 281～283.

[4] 董新榮,李輝,楊建奎.胡椒環(huán)的合成[J].化工技術(shù)與開發(fā),2006, 35(1): 7～9.