2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制备工艺的优化

马傲，刘绍鹏

（徐州生物工程职业技术学院，江苏徐州221006）

2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸为苯甲酸系列的非天然氨基酸衍生物，本品为淡黄色固体，mp.200℃～205℃，水溶解性较差，微溶于水而溶于有机溶剂，适宜储存在温度低于30℃的储存环境中，其主要用途为制作农药、医药化工及原料药合成的中间体。化学结构式见图1。

图1 2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的化学结构式

本文研究了试验室条件下的2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制备工艺，主要考查反应温度、反应时间、无水乙醇用量和pH值四个影响因素，采用HPLC法对所得产物质量进行分析，并设计了四因素三水平的正交试验，旨在找到一条优化的制备工艺，提高产物的产量和质量，节约成本。

1 实验材料

1.1 原料和试剂

合成原料2-（4-氯-2-硝基苯胺基）苯甲酸和（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸标准品采购于美国Sigma公司；试验用水为双蒸水；甲醇和乙腈规格为色谱纯；活性炭（规格：碘值400～1300，灰分 6～16，水分＜5）采购于江苏城森炭业有限公司；试剂（六水合三氯化铁、无水乙醇、水合肼和盐酸）均为分析纯。

1.2 仪器

Agilent1200高效液相色谱仪（美国安捷伦公司生产），A.10.02色谱工作站（Agilent Chemstation）；JT202N型电子天平（上海精天电子仪器有限公司）；J2077型电加热器（泰州美旭仪器有限公司）；GM-0.33A型真空干燥泵（深圳瑞鑫达化玻仪器有限公司）。

2 实验方法

2.1 2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的制备方法

取2-（4-氯-2-硝基苯胺基）苯甲酸（14 g，0.51 mol）、活性炭（13 g）、六水合三氯化铁（7 g，0.018 mol）和无水乙醇（900 mL），混合搅匀，加热至沸腾、回流，滴加含量约 84%的水合肼（103 mL，1.78 mol），在 70℃下反应5 h。趁热过滤反应物，滤液浓缩后，在残留物中加入盐酸（2 mol/L）约50 mL，调pH至4～5。滤液抽滤，将滤饼干燥后，得到淡黄色固体化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸（108 g，纯度 90%），计算收率。[文献:收率64%，纯度 86%]。

收率=（目标产物生成量/反应物进料量）×100%

纯度=纯物质的质量/（纯物质的质量+杂质的质量）×100%=1-杂质的质量分数

2.2 分析试验

2.2.1 色谱条件

所选的固定相为Agilent Eclipse XDB C18型色谱柱，大小为4.6 mm×250 mm，流动相为水和乙腈体系（3∶7，V/V）（用磷酸调节pH值至2.5），流速设定为 1.0 mL/min，保持柱温（30±0.5）℃，进样量为10μL。

2.2.2 供试品溶液的配制

利用电子天平精密称取2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸（4.000±0.000 5）g于100 mL量瓶中，加流动相溶解，逐级稀释，最终制成0.4 mg/mL的2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸标准品溶液，作为供试溶液。

2.2.3 对照品溶液的制备

在100 mL量瓶中精密称取2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸对照品（0.8±0.000 5）g，加流动相溶解，逐级稀释，最终制成8 mg/mL的溶液，作为内标溶液。

2.2.4 分析方法

在1.5 mL离心管中取供试品溶液200μL，加入80 μL内标溶液，漩涡混匀，加入甲醇320μL，漩涡5 min，静置 20 min，离心（1500 r/min）5 min，吸取上清液，然后转移至自动进样器样品瓶中进行HPLC分析。将供试溶液和内标溶液在2.2.1的色谱条件下进行样品检测，记录检测结果色谱图（见图2）。

图2 化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的高效液相色谱图

由图2可见，中间体2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸出峰的保留时间为11.479 min，各杂质峰的保留时间分别为：杂质1为4.237 min，杂质2为16.473 min。

2.3 单因素试验

2.3.1反应温度对2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影响

设计不同的反应温度进行试验，确定最合适的反应温度，试验结果如表1所示。

表1 反应温度对2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影响

由表1可看出，低于40℃还未反应完全，底物残留量大且产率过低。当反应温度在50℃时，虽然杂质总量相对较小，但是反应还不完全，2-（4-氯-2-硝基苯胺基）苯甲酸的残留量仍较大。综合考虑所得产物质量的各项指标，最终确定将反应温度的范围控制在55℃～70℃，见图 3。

图3 反应温度与2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制备优化的关系示意图

2.3.2反应时间对2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影响

设计不同的反应时间进行试验，确定最合适的反应时间，试验结果如表2所示。

表2 反应时间对2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影响

由表2可看出，反应时间不足1 h不反应，当反应时间在1 h、2 h时，所得产物总体质量较差且杂质较多，反应时间在6 h时，虽产率较高，但是杂质相对较大。因此确定最合适的反应时间为3 h、4 h、5 h。反应时间与2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制备优化的关系示意图见图4。

图4 反应时间与2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制备优化的关系示意图

2.3.3无水乙醇的用量对2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影响

分别设计不同用量的无水乙醇（400～900 mL）进行试验，试验结果如表3所示。

表3 无水乙醇用量对2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影响

由表3可看出，0 mL无水乙醇不反应，用量为50～300 mL时反应不完全，仍有较多底物残留，杂质较多。无水乙醇的用量在400、500、600 mL时，产率不高，仍有较大的杂质残留量。因此确定适宜的无水乙醇用量为700、800、900 mL。无水乙醇用量与 2-（2-氨基 -4- 氯苯胺基）苯甲酸制备优化的关系示意图见图5。

2.3.4反应体系pH值对2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影响

针对反应体系中的pH值进行调整，以确定最优的pH值，试验结果如表4所示。

由表4可看出，反应液的pH值在1～2时，虽杂质量逐渐减少，但是产品产量仍然很大，且产率不高；反应液pH值在6～7时，杂质总量继续增加，且所得产率随之降低。因此最终确定最合适的pH值为3～5。pH值与2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制备优化的关系示意图见图6。

表4 p H值对2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影响

图6 pH值与2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制备优化的关系示意图

2.4 正交试验

通过单因素试验，确定了反应温度、反应时间、无水乙醇用量和pH值4个因素作为影响化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的主要因素，对于各因素分别选取三个水平，设计四因素三水平的L9（34）正交试验。正交试验因素水平如表5所示，正交试验结果如表6所示。

表5 因素水平表

从表6可以看出，极差R的计算结果表明，对2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成产生影响的顺序是反应温度＞反应时间＞pH值＞无水乙醇用量。由K值可以看出，2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的最优配方为A3B3C3D2，正交试验9号A3B3C2D1化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的收率最高，为92.35%。为了真正确定最优2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的配方，设计了验证试验，试验结果表明，配方A3B3C2D1的收率为92.35%，配方A3B3C3D2的收率为93.47%，因此最终确定最优2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的配方为A3B3C3D2，即反应温度为70℃，反应时间为5 h，无水乙醇用量为900 mL，pH值为4。

表6 正交试验结果

3 结论

3-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制备工艺的影响因素为反应温度、反应时间、无水乙醇用量和pH值。通过研究，笔者确定了四项因素的范围分别是反应温度为55℃～70℃（反应温度过低会影响反应时间，过高则导致有毒气体挥发，对操作人员造成伤害）；反应时间为3～5 h；无水乙醇用量为800～1 000 mL；pH值为3～5。因操作时加入的无水乙醇的用量易于控制，故最终确定2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制备工艺的关键工艺参数为反应温度（70℃）、反应时间（5 h）及pH值（4）。本研究为利用化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸作为合成原料的工业化生产和应用提供了一定的参考。