正交试验优化甲维盐合成过程中的氨化反应

马小慧 曾淑云 王维兴 马瑞

摘 要：研究正交优化甲维盐合成中的氨化反应的影响因素，探索氨化反应的最佳条件。方法：采用正交试验，考察反应温度（A）、催化剂氯化锌用量（B）、氨化剂甲氨甲醇用量（C）三个因素对氨化物含量的的影响。结果：氨化实验的最佳条件为A2B2C3。结论：在此工艺条件下，氨化实验的含量为88.61%（以高效液相峰面积的百分比为准）。

关键词：甲维盐;氨化反应;工艺优化;正交试验

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐（甲维盐），是一种具有代表性的生物源农药，并具有杀虫谱广、低毒、超高效、低残留等特点。其化学名为4"-脱氧-4"-表-甲胺基-阿维菌素苯甲酸盐，分子式为C49H75NO13C7H6O2，性状为白色或淡黄色结晶粉末，溶于丙酮和甲醇、微溶于水、不溶于己烷。

目前，国内生产甲维盐大多采用的工艺路线是：①对阿维菌素C5位上的羟基进行保护后，对C4"位上的羟基进行氧化;②以甲氨甲醇为氨化试剂、氯化锌为反应催化剂，C4"=O氨化反应生成C4"=NCH3后，对C4"=NCH3 进行还原，并在催化剂的作用下脱去C5位保护基团，得到甲胺基阿维菌素，最后与成盐。其中氨化反应是影响终产物收率的关键步骤，此反应需及时检测，并收率低。为探索氨化反应的最佳工艺条件，本文通过正交试验研究氨化剂甲氨甲醇、催化剂氯化锌以及反应温度对甲维盐合成过程中氨化反应的影响。

1 材料与仪器

1.1 材料

表1为实验所用的主要原料与试剂。

1.2 仪器

表2为实验所用的仪器。

2 实验步骤与结果

2.1 甲维盐氨化反应路线（如圖1所示）

向100mL三口烧瓶中加入60mL甲醇，磁力搅拌下，加入10g氧化产物5-甲酸烯丙酯基-4"-羰基-阿维菌素，混合均匀后，加入1.2g（7.0mmol）甲氨甲醇，1.0g催化剂A，80℃下磁力搅拌反应1.0h。取样，样品经处理后，采用高效液相色谱法监控反应过程。

2.2 氨化反应正交试验因素水平设计

为优化氨化反应的工艺条件，用氨化物含量作为指标，以氨化剂甲氨甲醇用量、催化剂氯化锌用量以及反应温度为影响因素，选用L9（34）正交设计，进行9次实验，因素水平见表3。

2.3 正交试验数据处理

氨化反应正交试验直观分析见表4，方差分析见表5。

通过表4可以直观分析出：在氨化反应过程中各个因素极差大小的顺序是：RA>RB>RC。从此处便可了解到：温度、催化剂、氨化剂三个因素对氨化产物含量的影响的主副关系是：温度>催化剂>氨化剂。

结合直观分析和方差分析结果，得出：其中温度对氨化产物含量影响比较显著。并确定氨化反应的工艺为：A2B2C3（即反应温度为75℃，催化剂用量为2.5mL，氨化剂用量为7.0mL）。

2.4 最佳工艺验证

对2.3中最佳工艺条件下的氨化反应进行验证（反应温度为75℃，催化剂用量为2.5mL，氨化剂用量为7.0mL）。表6为正交验证试验结果分析表。

从表6中可以得知：按照2.3中最佳工艺条件下的氨化反应，所得氨化产物的含量是比较稳定的，这就表明了工艺可行。

3 讨论

①在氨化反应过程中可以适当地增加反应温度，从而提高反应活化能，使反应产物含量增高;②也可以适当地加入催化剂，降低反应所需能量;③加入足量的氨化剂，使反应可以充分地进行。

参考文献：

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作者简介：

马小慧（1993- ），女，回族，宁夏银川人，硕士，主要从事药物化学方面的研究。