Fischer法合成2,3-环戊基吲哚的工艺研究
2011-07-25李梅香
李梅香
(济宁职业技术学院,山东 济宁 272037)
2,3-环戊基吲哚是棕色针状结晶,熔点105~107℃。溶于乙醇和甲苯等有机溶剂,微溶于水,是一种重要的化学试剂。2,3-环戊基吲哚一般采用Fischer法闭环得到,即以芳肼与醛或酮类化合物加热脱水得到苯腙衍生物,然后在适当的催化剂存在下脱胺而得[1]。常用的催化剂有无机酸(盐酸、磷酸等)、Lewis酸(无水氯化锌等)、有机酸[2,3]等,国内主要采用无水氯化锌作为催化剂。
作者以苯肼及环戊酮为原料,通过Fischer反应闭环得到2,3-环戊基吲哚[4],创新性地以某酸性物质为催化剂,取得了良好的效果。该反应方程式如下:
1 实验
1.1 主要试剂
活性炭。
苯肼、环戊酮,天津市光复精细化工研究所;浓盐酸,冰乙酸,无水氯化锌,某酸性物质,乙醇。以上试剂均为分析纯。
1.2 方法
1.2.1 合成
在250 mL四口烧瓶内加入30 g苯肼、24 g环戊酮(期间有少量放热),保温搅拌15 min。升温至75℃加入催化剂,保温回流搅拌反应一定时间。循环水降温,30℃以下保温0.5 h,真空抽滤,滤饼水洗至pH值6~7,烘干,得粗品。
1.2.2 精制
在250 mL四口烧瓶中加入60 g工业乙醇、粗品、5 g活性炭,升温至50℃回流30 min,静置30 min,过滤到另一250 mL洁净干燥四口烧瓶中,10 g工业乙醇洗炭底,合并滤液,搅拌析晶,冰盐水降温至0℃,再搅拌1 h,抽滤至干,烘干,得精制品。
母液常压回收25 g乙醇(用来套用),装桶析晶24 h后离心,合并几批再次精制。
2 结果与讨论
2.1 催化剂的筛选(表1)
表1 催化剂对合成2,3-环戊基吲哚的影响
由表1可以看出,浓盐酸作催化剂几乎得不到目标产物,这是因为浓盐酸酸性很强,苯腙类化合物易分解成酮,即使生成了2,3-环戊基吲哚,在强酸性条件下也不稳定,此外,在加热条件下,盐酸溶液中的氯化氢气体易逸出。冰乙酸酸性弱,无法完成闭环反应。无水氯化锌作为催化剂时,反应在二甲苯等惰性溶剂中进行,由于是固液两相反应,常造成催化剂粘壁,收率也不高。而以某酸性物质作催化剂,不仅能够得到目标产物,且收率较高、成本较低。故后续实验用该酸性物质作催化剂。
2.2 反应时间的确定(表2)
表2 反应时间对产物收率和含量的影响
由表2可知,当反应时间为4 h时,反应不完全;反应时间为5 h时,反应基本完全;再延长反应时间,产物收率变化不大。故选择反应时间为5 h。
确定2,3-环戊基吲哚合成反应的最佳条件是:以某酸性物质作催化剂,反应时间为5 h。经过精制,2,3-环戊基吲哚纯度达98%、总收率达72%。
3 结论
以苯肼及环戊酮为原料,以某酸性物质作催化剂,通过Fischer反应闭环得到2,3-环戊基吲哚。在该酸性物质催化下反应5 h,目标产物的收率达90.0%、含量达94.1%;经过精制,产品纯度高达98%、总收率达72%。
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[3] 许建帼,史鸿鑫,徐丽丽.3-甲基吲哚的合成及其提纯方法[J].化工生产与技术,2005,12(4):12-14.
[4] Welmaker G S,Sabalski J E.A process for the preparation of 1,2,3,4,8,9,10,10a-octahydro-7bH-cyclopenta[b][1,4]diazepino[6,7,1-hi]indole[J].Tetrahedron Letters,2004 ,45(25):4851-4854.