1-对氯苯基-3-苯基-5-吡唑啉酮的合成工艺研究
2015-12-02张恒强吴琼刘爽
张恒强,吴琼,刘爽
(河北民族师范学院化学系,河北承德067000)
1-对氯苯基-3-苯基-5-吡唑啉酮的合成工艺研究
张恒强,吴琼,刘爽
(河北民族师范学院化学系,河北承德067000)
在无水乙醇的存在下,以苯甲酰乙酸乙酯和对氯苯肼盐酸盐为原料合成标题化合物。采用单因素实验法,得到目标化合物的最佳合成条件:无水乙醇用量50ml,滴加时间1小时,回流时间3小时,回流温度80℃。在最佳合成条件下目标化合物的产物的产率可达99%,产品纯度大于99%。
1-对氯苯基-3-苯基-5-吡唑啉酮;苯甲酰乙酸乙酯;对氯苯肼盐酸盐
1-对氯苯基-3-苯基-5-吡唑啉酮是一种重要的中间体,黄色结晶粉末。目前工业上大都采用乙酰乙酰胺苯胺法[1-4],由于生产过程中需消耗大量的硫酸和氨气,工艺路线长,产生大量含酸和胺的废水、废气,对环境污染大,在技术上比较落后。本文采用在对氯苯肼盐酸盐的乙醇溶剂中滴加苯甲酰乙酸乙酯溶液的方法合成出了1-对氯苯基-3-苯基-5-吡唑啉酮,此法生产工艺过程短,产品收率高,纯度高[5-8]。
1 仪器药品
仪器:DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器,巩义市予华仪器有限责任公司;X-4显微熔点仪,上海仪电物理光学仪器有限公司;德国BRUKER Tensor 27型傅立叶变换红外光谱仪Perkin-Elmer 2400型元素分析仪。
药品:对氯苯肼盐酸盐(分析纯)氢氧化钠(分析纯)无水乙醇(分析纯)苯甲酰乙酸乙酯(大于95%)。
2 实验原理
3 实验步骤
在恒温磁力搅拌器中放入装有回流冷凝器,温度计和滴液漏斗的三口烧瓶,加入对氯苯肼盐酸盐8.01g(0.015mol)用10%氢氧化钠调节成pH值为9-10的对氯苯肼,加入50mL无水乙醇,搅拌加热至80℃,并滴加苯甲酰乙酸乙酯8.07mL(0.0175mol),在1小时内滴加完毕,此时控制反应温度在80℃左右,滴完后在此反应温度下搅拌回流7小时,然后停止反应,常压过滤除去溶剂乙醇,冷却、结晶,析出浅黄色固体。将粗产品烘干即得纯度为>99.0%的1-对氯苯基-3-苯基-5-吡唑啉酮,熔点130℃-132℃。
4 产品分析
元素分析按化学式C15H11N2ClO计算,测定值(理论值)%:C 66.55(66.55);H 3.98(4.10);N 10.01 (10.35)。红外光谱用KBr压片,测定范围:400~4000nm,结果如图1所示:
图1 标题化合物的红外光谱图Fig.1The IR-Spectrum of the title compound
化合物在3392.84cm-1显示出较宽的吸收峰,可以归结为羟基的O-H吸收峰,2963.85 cm-1的峰为苯环的C-H伸缩振动峰;1712.70cm-1的峰为C-O吸收峰;苯环骨架振动在1091.57和1487.86 cm-1有两个峰;苯环C-H面外弯曲振动在826.53和687.41cm-1处;吡唑环的骨架振动在1332.12cm-1处;759.14和616.21cm-1的峰是氯取代苯的C-Cl键的峰[9]。
5 结果与讨论
5.1反应温度对反应的影响
采用单因素实验法,在反应烧瓶中加入对氯苯肼盐酸盐8.01g(0.015mol)用10%氢氧化钠调节成pH值为9-10的对氯苯肼、加入50mL无水乙醇,在1小时内滴加苯甲酰乙酸乙酯8.07mL,滴完后搅拌回流时间7小时,由操作步骤,反应温度在60℃一80℃的范围内考察了反应温度对反应的影响,结果见表1。
表1 反应温度对反应的影响Table 1 The influence of reaction temperature on reaction
由表l中的数据可以看出,随着反应温度的提高,产品收率提高,当反应温度升到80℃,收率可达99.0%。
5.2滴加时间对反应的影响
在反应烧瓶中加入对氯苯肼盐酸盐8.01g (0.015mol)用10%氢氧化钠调节成pH值为9-10的对氯苯肼、加入50mL无水乙醇,反应温度80℃的条件下,搅拌回流反应5小时,滴加苯甲酰乙酸乙酯8.07mL,考察了滴加反应时间对反应的影响,结果见表2。
表2 滴加反应时间对反应的影响Table 2 The influence of reaction on dropping time
由表2中的数据可以看出,滴加反应时间为1小时时收率最高,可达93.0%。滴加反应时间过长,在温度高的情况下,易发生副反应而使产品收率开始下降。所以滴加反应的时间应为1小时为佳。
5.3回流时间对反应的影响
在反应烧瓶中加入对氯苯肼盐酸盐8.01g (0.015mol)用10%氢氧化钠调节成pH值为9-10的对氯苯肼,加入50mL无水乙醇,在1小时内滴加苯甲酰乙酸乙酯8.07mL,反应温度80℃的条件下搅拌回流,考察了回流反应时间对反应结果的影响,结果见表3。
表3 回流时间对反应的影响Table 3 The influence of the reaction on reflux time
由表3中的数据可以看出,加长回流反应时问有利于产品收率的提高。当回流反应时间增加到7小时时,收率达到99.0%。再增加回流反应时间,产品收率增加的幅度不变。所以适宜的回流反应时间为7小时。
5.4无水乙醇用量对反应的影响
在反应烧瓶内加入对氯苯肼盐酸盐8.01g (0.015mol)用10%氢氧化钠调节成pH值为9-10的对氯苯肼,在反应温度80℃,在1小时内滴加苯甲酰乙酸乙酯8.07mL,搅拌回流反应时间为5小时的条件下,改变无水乙醇的用量,考察了不同的无水乙醇用量对反应结果的影响,结果见表4。
表4 无水乙醇用量对反应的影响Table 4 Anhydrous ethanol consumption's influence on the reaction
由表4中数据可见,增大无水乙醇用量有利于产品收率的提高。当无水乙醇用量增加到50mL时,收率达到88.0%。再增大无水乙醇的用量,产品收率开始降低,由于无水乙醇用量提高,溶液中反应物的浓度降低,而使产品的收率下降。所以适宜的无水乙醇用量为50mL。
5.5重复试验
在最佳操作条件下增大实验数据重复试验:无水乙醇250mL,对氯苯肼40.05g,在1小时内滴加苯甲酰乙酸乙酯40.35mL,回流反应时间7小时,回流反应温度80℃,实验结果见表5。
表5 重复实验结果Table 5 Repeated experimental results
由表5中重复实验数据可以看出,1-对氯苯基-3-苯基-5-吡唑啉酮的平均收率为90.3%,重现性较好。
6 结论
以对氯苯肼盐酸盐和苯甲酰乙酸乙酯为原料,用无水乙醇为溶剂成功合成出1-对氯苯基-3-苯基-5-吡唑啉酮产品。合成1-对氯苯基-3-苯基-5-吡唑啉酮的最佳工艺条件为:无水乙醇用量50ml,滴加反应时间1小时,回流反应时间为7小时,回流反应温度80℃,产品收率99.0%,产品纯度99.0%以上,熔点130℃一132℃。
本工艺具有反应条件温和,不腐蚀设备,产品收率和纯度高,反应易于控制、环境污染小等优点,是实现工业化生产的较理想的工艺。
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A Research on Synthesis Process of 1-(4-chlorophenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-5(4H)
ZHANG Heng-qiang,WU Qiong,LIU Shuang
(Department of Chemistry,Hebei Normal University for Nationalities,Chengde,Hebei 067000 China)
In the presence of anhydrous ethanol,Ethyl benzoylacetate and 4-Chlorophenylhydrazine hydrochloride was used as raw materials to synthesize title compounds.The optimum conditions were obtained by single factor orthogonal design method experiment:anhydrous ethano l50ml,dropping time 1 hour,reflux time 3 hours and reflux temperature 80oC.The best yiled of 1-(4-chlorophenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-5(4H)-one is 99.0%and the purity is higher than 99%.
1-(4-chlorophenyl)-3-phenyl-1H-pyrazol-5(4H)-one;Ethyl benzoylacetate;4-Chlorophenylhydrazine hydrochloride
O6
A
2095-3763(2015)02-0050-03
2014-11-18
张恒强(1980-),山东费县人,河北民族师范学院化学系副教授,博士,研究方向为配合物化学和材料化学。
2015年度河北省高等学校青年拔尖人才计划项目“新型杂环酰基吡唑啉酮缩亚胺类席夫碱配合物的合成及抗癌活性研究”(BJ201404);2014年度河北省自然科学基金项目“小分子羧酸羟胺氧钒配合物的合成、表征及抗糖尿病活性研究”(B2014101001)。