2-甲基苯并咪唑的合成工艺研究

2018-08-29

四川化工 2018年4期

(1.四川化工职业技术学院，四川泸州，646005；2.泸州职业技术学院，四川泸州，646005)

2-甲基苯并咪唑作为重要原料，在医药和染料行业中具有广泛的应用。其合成方法主要在多聚磷酸、盐酸、硼酸等催化下，邻苯二胺与乙酸环合得到。钱永等[1]以强酸性阳离子交换树脂为催化剂在微波照射下进行2-甲基苯并咪唑的合成，得到84.8%的收率；许剑平[2]研究了在无强酸催化下合成2-甲基苯并咪唑，收率为82.4%；杨亚婷等[3]研究了在锌粉存在下2-甲基苯并咪唑的合成，收率达到87.6%，而在后处理中，因为要使用碱调节pH值为8左右，产生的锌离子容易沉淀析出，影响产物的纯度。余亚美等[4]在微波照射下，以多聚磷酸为催化剂，环合，得到84.6%的收率；李琴等[5]在合成5-碘-2-甲基苯并咪唑时，使用原乙酸三乙酯与碘代邻苯二胺在等摩尔的乙酸催化下环合，得到95%的收率。

本研究用盐酸为催化剂，邻苯二胺与乙酸进行环合制备2-甲基苯并咪唑，考察了反应条件对收率的影响。

1 实验部分

1.1 主要仪器和试剂

仪器：WRS-1熔点测定仪(上海精密科学仪器有限公司)，DF101S集热式恒温加热搅拌器(巩义英峪高科仪器厂)。

试剂：邻苯二胺，冰乙酸，盐酸，氢氧化钠，均为分析纯。

1.2 实验方法

在500 mL三口烧瓶中，加入20 g邻苯二胺，4～5 mol/L盐酸，一次性加入冰乙酸，逐步升温到一定温度，保温搅拌1.5 h。快速冷却到45℃左右。补加100 mL水稀释反应液，用10%NaOH中和至微碱性(pH值=8.5～9)，冷却，过滤，用水洗涤至中性，放入真空干燥箱中，在80℃干燥至恒重，得淡黄色固体，即为2-甲基苯并咪唑。

2 结果与讨论

2.1 配料比对收率的影响

在邻苯二胺投料量为20 g，反应温度为100℃，反应时间2h，4 mol/L盐酸用量为100 mL的条件下，考察了配料比对收率的影响，结果见表1。

表1 投料比对2-甲基苯并咪唑收率的影响

从表1中数据可以看出，当邻苯二胺与乙酸摩尔比为1∶1.4时，收率即可达到95.6%，继续增加乙酸用量，收率增加不多，因此，选择邻苯二胺与乙酸的摩尔比为1∶1.4。

2.2 盐酸用量对收率的影响

在n(邻苯二胺)∶n(乙酸)=1∶1.4，反应温度100℃，反应时间2 h，盐酸浓度4mol/L的条件下，考察了盐酸用量对收率的影响，结果见表2。

表2 盐酸用量对2-甲基苯并咪唑收率的影响

从表2中结果可见，当盐酸用量为100 mL时，收率达到最大，继续增加酸用量，收率增加不大，也会增加碱的用量，因此，盐酸用量为100 mL，即与邻苯二胺的摩尔比为2.2。

2.3 反应温度对收率的影响

在n(邻苯二胺)∶n(乙酸)=1∶1.4，反应时间2 h，100 mL浓度为4mol/L盐酸的条件下，考察了反应温度对收率的影响，结果见表3。

表3 反应温度比对2-甲基苯并咪唑收率的影响

从表3可见，温度对收率的影响较大，较低的反应温度需要较长的反应时间，而在100℃时仅需反应1.5h即可得到较高的收率，因此，反应温度选择为100℃。

2.4 反应时间对收率的影响

在n(邻苯二胺)∶n(乙酸)=1∶1.4，反应温度100℃，100mL浓度4mol/L盐酸的条件下，考察了反应时间对收率的影响，结果见表4。

从表4的结果可见，反应1.5h后，收率基本达到稳定，继续延长反应时间，对收率影响不大。但在加热1 h后，让反应液自然冷却，利用加热油的预热，也可使收率接近最大值，这在大生产中，利用反应器良好的保温效果，加热反应1 h，然后自然冷却，保温1～1.5h，即可使收率达到最大值，充分利用能源，而且能减少冷却水的使用量。