对硝基苯乙醇醚的合成新工艺优化❋

王晓琴,杨凤玲

(1.山西煤炭职业技术学院 煤炭化工系,山西 太原 030006;2.山西大学 环境与资源学院,山西 太原 030006)

对硝基苯乙醇醚是一种医药、染料中间体,其应用领域有合成染料,特种异氰酸酯,照像感光材料,热记录材料,农用化学品及医药,用途极为广泛.它和萘乙酸制得的衍生物可用于彩色胶片显影剂;与偶氮类物质进行偶合制得橘红色染料,用于尼纶、化纤织物染色.它和对硝基苯甲酰氯发生酯化反应后,经还原可制得 4－氨基苯甲酸乙酯,以其合成的 4－(N－糖基取代)氨基苯基类化合物,能抑制培养 Bl黑色素瘤细胞的复制,改变恶性瘤细胞的聚葡萄酰胺生物合成,是影响前列腺素代谢及对细胞膜起作用的一类新型抗肿瘤化合物.

国外对硝基苯乙醇醚的合成方法有4种:①对硝基苯酚和氯乙醇在硫酸甲酯的作用下,在110℃的温度下反应 1 h制得该产品[1];② 对硝基苯乙酸酯在 5% Pd－C催化剂和 Bi(NO3)3·5H2O共同作用下,在氢氧化钠溶液中进行还原反应制得对硝基苯乙醇醚[2];③ 对硝基苯酚和碳酸乙烯酯在碳酸钾的存在下开环加成反应制得对硝基苯乙醇醚[3];④对硝基苯酚和碳酸乙烯在卤盐(CsF,NaB,LiCl或 LiBr)的存在下开环加成反应制得对硝基苯乙醇醚[4].

国内的合成方法主要有 3种:①对硝基氯苯－乙二醇法.以对硝基氯苯和乙二醇为原料,在氢氧化钾和二甲基亚砜的作用下合成,用二氯甲烷、丙酮进行提纯处理制得,收率仅达 62%[5－7];②对硝基苯酚－氯乙醇法.以对硝基苯酚和氯乙醇在液体氢氧化钠存在下回流反应 2 h,再用二氯乙烷进行萃取得到该产品[8－10],收率为 70%,但至今还无工业化生产[8－9,11－13];③ 环氧乙烷－对硝基苯酚法.以环氧乙烷和对硝基苯酚为原料,在碱性催化剂作用下进行反应,最后重结晶得到产品[14－15].

本文探讨了环氧乙烷－对硝基苯酚法工艺的影响因素,得出最佳合成条件,产品经核磁共振、红外光谱等手段表征,认为结构正确,含量≥98%,收率≥87%.

1 实验部分

1.1 药品与仪器

对硝基苯酚,含量≥92%;环氧乙烷,含量≥98%;氢氧化钠,含量≥99% .

市场决定产品销售价格，企业掌握产品生产成本。产品的制造成本标志着企业管理水平。要认真厘清成本与效益的关系，细化管理、精准控制，提升管理水平和盈利能力。

水彩作品《四川峨眉》（图10）画面署款年代为“1947”。但是，李铁夫四川之行应是在1946年，这是笔误？还是一年后又画了一幅？显然存在争议。又有同游作画的学生温少曼先生③，他指出此画为现场写生，年代是李铁夫“乱签的”。

1.2 实验原理

舟曲特大泥石流因其规模之巨、伤亡之大，已成为人类地质灾害史上的重大事件，从公共危机管理的角度如何预防泥石流灾害很值得反思。

1.3 实验方法与步骤

1.3.1 对硝基苯乙醇醚的合成

在装有电动搅拌、回流冷凝器、温度计和鼓泡器的四口瓶中加入定量的对硝基苯酚和碱催化剂,并不断升温使原料熔融;开动搅拌,用氮气置换四口瓶中的空气,控制在一定温度范围内通入环氧乙烷,使之反应,并不断取样分析对硝基苯酚的含量;当其含量≤1%时,停止通入环氧乙烷,再反应 0.5 h,冷却出料.

1.3.2 对硝基苯乙醇醚的重结晶

在上述粗产品中含有少量未反应的对硝基苯酚、环氧自聚物、对硝基苯酚环氧多聚物等杂质,需进行提纯处理.而对硝基苯酚和产品在高温下易分解,不能采用精馏的方法进行提纯.本试验分别采用乙醇重结晶再水洗和乙醇－水混合物重结晶两种方法处理,离心分离,使少量酚和高沸点物质溶解在结晶滤液中进行分离,得到产品.

1.4 实验数据测试方法

1.4.1 反应时间

采用乙醇作溶剂,利用气相色谱 SP3420,色谱柱温 190℃,气化 300℃,监测 240℃,计算其峰值来进行分析.

选用环氧乙烷∶对硝基苯酚的摩尔比为 1:1,催化剂为定量,进行温度对产品含量及产品收率的影响实验.反应温度对产品含量和产品收率的影响如图 1所示.

1.4.2 反应速度

反应速度是根据反应时间来计算得到的.该反应过程中反应温度是反应的决定性因素,为了控制反应温度必须控制环氧乙烷的通入速度,因而制约了反应时间,因此反应速度以反应时间来体现.

培养学生创造性思维是数学教育的重要目标之一，但学校数学教学中，数学表达的统一性、简洁性，数学题解法和答案的唯一性，往往又制约着学生“创新思维”的形成。对“探索”过程的经历，能够激发学生正向的学习情感，能够培养学生的积极数学精神，已经是大家的共识。课堂上，教师也注意到了要让学生经历“探索”的过程，但由于课堂时间、教学任务和教学内容所限，课堂上的探究往往成了“走过场”式的假探究。是否可以适当地将教学内容设计成实验课，真正让学生经历“探索”答案的过程，以增加学生与“创造性思维”相关的隐性知识呢？

1.4.3 产品含量测试方法

反应时间是以开始通入环氧乙烷到取样分析对硝基苯酚的含量≤1%时,停止通入环氧乙烷的时间,再加 0.5 h反应时间而计.

1.4.4 产品收率的计算方法

采用 JJG701－1990毛细管法熔点测定仪测定所得产品的熔点,利用气相色谱 SP3420检测产品的含量,水份用卡尔费休法进行测定.产品指标符合国外用户要求,其指标如表 1所示.

情况 3.2.2 C1中恰有一个集合不是Y中顶点色集合,4,5,6中至少有一种色同时包含在每个C(ui)中,不妨设C(ui), i=1,2,…,10,则{1,2,5},{1,2,6},{1,3,5},{1,3,6},{2,3,5},{2,3,6}不是X中顶点色集合且至多有两个不是Y中顶点色集合。

2 结果和讨论

2.1 对硝基苯乙醇醚的产品指标及分析方法

产品收率=得到产品的质量*产品中硝基苯乙醇醚的质量百分数 /理论上得到的对硝基苯乙醇醚的质量*100%.

表1 对硝基苯乙醇醚的产品指标Tab.1 Product index of p－nitrophenyl ethanol ether

2.2 反应温度对产品含量和收率的影响

跨境电商的人才需求结构分为初级、中级和高级。国际结算管理能力位于中级水平。虽然目前很多跨境电商企业处于初创阶段，对客服、网络推广等初级人才的需求量大，但是随着企业发展以及竞争加剧，对中高级人才的需求会更为迫切。然而目前高校毕业生还难以适应企业的发展要求，缺乏专业培训和实际的就业培训。以广东为例，2015年跨境电商人才缺口就超过30万，未来10年我国电子商务人才缺口将超过400万。因此培养能够从事跨境电商业务的高校毕业生迫在眉睫。

不锈钢高压反应器;JJG701－1990毛细管法熔点测定仪;真空抽滤装置等.

图1 反应温度对产品含量和收率的影响曲线Fig.1 Curves of product content and yield with respect to reaction temperature

从图 1中可以看出,由于平均温度在 90℃左右对硝基苯酚的熔融效果差,混合料液不均匀,导致产物中存在副产品和未反应的对硝基苯酚,经提纯处理后降低了收率;而当平均温度高于120℃ 时,由于副产物的形成速度加快,生成的产品很快又转变成高聚物从而使收率降低;当平均温度超过 130℃ 以后,将很难得到较纯的产品.由于合成反应是吸热反应,虽然提高温度有利于加快反应速度,但同时也加速了副反应和环氧自聚,因此应当控制反应平均温度在 110℃左右,此时得出的产品含量和收率最佳.

2.3 原料配比对产品质量的影响

控制反应平均温度在 110℃左右,反应时间为 4 h,催化剂为定量,改变环氧乙烷∶对硝基苯酚的摩尔比 (分别取 0.70,0.85,1.00和 1.02),进行摩尔比对产品含量及产品收率的影响实验.原料配比对产品含量和产品收率的影响见图 2.

采用对硝基苯酚和环氧乙烷为原料,在一定温度下对硝基苯酚与无机卤盐、碱催化剂进行反应,形成阴离子;该离子进攻环氧乙烷上的碳原子,发生亲核反应,形成粗产品;同时,与环氧乙烷发生加成反应,得到副产物;另外 ,环氧乙烷反应活性高,在碱性条件下碳氧键易断裂,发生亲核取代反应,形成环氧乙烷高聚物.因此,需对反应液分离提纯,用乙醇进行重结晶得到纯产品.

图2 原料配比对产品含量和收率的影响曲线Fig.2 Curves of product content and yield with respect to the ratio of raw material

从图 2可以看出,随着环氧乙烷比例的不断增大,产品的含量和产品收率都有所提高;但由于在碱性条件下,含活泼氢的化合物(醇、酚)与环氧乙烷加成反应的速度顺序为:醇阴离子＞酚阴离子,一旦生成烃基乙醇醚,则环氧乙烷更易与羟乙基进行加成反应,生成多聚醚,进行环氧乙烯的链增长反应.考虑环氧乙烷易挥发损失,故采用环氧乙烷∶对硝基苯酚的摩尔比为 1.03～1.05 mol为最佳配料比.

2.4 催化剂加入量对产品质量的影响

选择环氧乙烷∶对硝基苯酚的摩尔比为1∶1,平均温度为 110℃,改变催化剂的量,以考察催化剂加入量对生成反应速度和产品含量的影响.催化剂加入量对产品含量和反应时间的影响如图 3所示.

图3 催化剂加入量对产品含量和反应时间的影响曲线Fig.3 Curves of product content and yield with respect to the ratio of Catalyst

从图 3可以看出,随着催化剂加入量的增大,反应速度加快,过量的催化剂会造成环氧乙烷分解、自聚、副产物的增加,温度难以控制及催化剂的浪费,因此选择催化剂最佳加入量为原料对硝基苯酚的3%.为了控制副反应的发生,避免溶解在已达到反应终点物料中的环氧乙烷还继续发生深度加成反应,反应终点以控制反应液中对硝基苯酚的含量为 1.5～2% 最佳;反应时间根据温度来控制,一般为 3～4 h,反应结束后物料应迅速进行后处理,以防继续反应.

她似笑非笑，眼神在那两人身上疾速刮过。很轻，但足以刮掉一层皮。网友说，这段，实力展现了殷桃演技的条理感。

2.5 重结晶溶剂对产品质量的影响

将 400 g黑色粘性粗产品用不同量的乙醇进行重结晶,然后用 100 g水进行水洗,或者用乙醇与水的混合物进行重结晶,得到黄色粉末状产品,熔点和收率数据如表 2,表 3所示.

从表 2可看出,用乙醇进行处理,其中的高沸物含量可相对降低,但产品收率太低,产品在乙醇中溶解度大而无法回收,废液量大,产品的熔点不稳定;水洗后可除去产品中未反应的对硝基苯酚,提高产品含量和熔点,但仍达不到熔点要求.

从表 3可看出,采用乙醇和水摩尔比为 0.4的混合溶剂对其进行处理,可以提高产品的收率,但用量要适合,如用量太大,重结晶的收率就会偏低;反之重结晶产品结块严重难以分离.因此,最佳用量应为产品量的 40%左右,收率为80%左右.

综上所述,其合成和处理的总收率为 77.6%,对乙醇进行回收利用后还可回收部分产品,使收率可提高到 87%左右.

表2 乙醇重结晶后再水洗得到的实验数据Tab.2 Test data from water－washing recrystallized ethonal

表3 乙醇和水的混合物重结晶得到的实验数据Tab.3 Test data from recrystallization of mix ture of ethonal and water

3 结 论

以对硝基苯酚和环氧乙烷为原料,在碱性催化剂作用下合成了对硝基苯乙醇醚.通过实验探讨了影响产品质量和产品收率的各种因素,得到最佳反应条件为:环氧乙烷∶对硝基苯酚的摩尔比为 1.03～1.05,反应的平均温度控制在 110℃左右,催化剂加入量为对硝基苯酚的 3%;为提高产品收率,采用乙醇和水摩尔比为0.4的混合物对其进行处理,产品收率可以达到 87% 左右.与国内外文献报道的合成方法相比较,该工艺过程简单、可行,反应产品平稳.经核磁共振及色质连用仪器的分析,认为产品结构正确,质量能满足国外用户的要求,且“三废”少,生产成本低,适合于工业化生产.

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