孟祥福

(承德石油高等?？茖W(xué)校 化學(xué)工程系，河北　承德　067000)

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對氨基苯甲酸乙酯的制備

孟祥福

(承德石油高等?？茖W(xué)校 化學(xué)工程系，河北承德067000)

摘要：以對硝基苯甲酸乙酯為原料，Zn粉和給質(zhì)子劑為催化劑，還原制備對氨基苯甲酸乙酯。研究了兩種給質(zhì)子劑、反應(yīng)時間、Zn粉的質(zhì)量及影響產(chǎn)品析出的影響條件等因素對實驗結(jié)果的影響。實驗發(fā)現(xiàn)：用乙醇和冰醋酸組成的給質(zhì)子劑效果好，反應(yīng)時間120 min，Zn粉質(zhì)量超過理論1 ∶3計算量的30%時，乙醇蒸出量以剩余液體呈渾濁狀或有油滴出現(xiàn)為止，萃取用乙醚蒸出剩余量5 mL，低溫便于晶體析出，產(chǎn)率達到80.2%。

關(guān)鍵詞：對氨基苯甲酸乙酯；催化劑；制備

對氨基苯甲酸乙酯是一種非常重要的醫(yī)藥中間體，用于合成奧索仿、奧索卡因、普魯卡因等，同時，它也作為局部麻醉劑常在醫(yī)學(xué)上使用[1]。其制備方法通常以對硝基苯甲酸為原料，經(jīng)過先酯化再還原，或先還原、酰基化，再酯化水解等過程[2]。本實驗以自制對硝基苯甲酸乙酯[3]為原料，通過還原方法制備對氨基苯甲酸乙酯。含有硝基的化合物還原成氨基化合物工業(yè)上常用的是催化加氫方法，實驗室常用的方法是金屬與給質(zhì)子劑的方法[4]。本論文采用金屬Zn與兩種給質(zhì)子劑作為還原劑制備了目標產(chǎn)物，并討論了選用較好給質(zhì)子劑時反應(yīng)時間對產(chǎn)率的影響及鋅粉使用的質(zhì)量對產(chǎn)率的影響。同時，對制備反應(yīng)結(jié)束后影響目標產(chǎn)物的分離主要因素，如乙醇蒸出量、乙醚剩余量、分離溫度等進行了實驗，為實驗室制備該物質(zhì)或工業(yè)化生產(chǎn)提供有益的依據(jù)。

1材料與方法

1.1試劑與儀器

試劑：95%乙醇、乙醚、石油醚、Zn粉，分析純；對硝基苯甲酸乙酯，自制。

儀器：Nicolet FT-IR200型紅外光譜儀，美國尼高力公司；WRX-IS顯微熔點儀，上海精密科學(xué)儀器公司；KDM型磁力加熱攪拌器，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；恒溫水浴鍋，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司。

1.2實驗方法

在裝有電動攪拌的 250 mL 單口燒瓶中，加入對硝基苯甲酸乙酯2.5 g(0.013 mol)，Zn粉2.5 g(0.038 mol)，加給質(zhì)子劑，在一定條件下反應(yīng)120 min。反應(yīng)結(jié)束后，蒸餾出大部分乙醇，冷卻，乙醚萃取兩次，干燥，蒸出大部分乙醚，剩余的轉(zhuǎn)移至石油醚中，析出晶體，測熔點，稱重，計算產(chǎn)率。

2實驗結(jié)果與討論

2.1給質(zhì)子劑對產(chǎn)率的影響

本實驗選用兩種給質(zhì)子劑，一種是95%乙醇50 mL和冰醋酸5 mL(A)，一種是95%乙醇50 mL、1 g CaCl2和12 mL水(B)。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用95%乙醇和冰醋酸作為給質(zhì)子劑，反應(yīng)不需要加熱，而且是在冰水浴中反應(yīng)，反應(yīng)120 min后，處理得到產(chǎn)品，產(chǎn)率明顯高，實驗結(jié)果見表1。給質(zhì)子劑A中，醋酸是一種弱酸，給質(zhì)子能力強，實驗效果要好。

表1　兩種催化劑對實驗結(jié)果的影響

2.2反應(yīng)時間對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

在冰水浴條件下，用鋅粉和95%乙醇50 mL和冰醋酸5 mL給質(zhì)子劑還原對硝基苯甲酸乙酯，通過改變反應(yīng)時間，研究反應(yīng)時間對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響，實驗結(jié)果見表2。

表2　反應(yīng)時間對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著反應(yīng)時間的增加，產(chǎn)物產(chǎn)率不斷增加，當超過120 min后產(chǎn)率增加不大，因此實驗選擇反應(yīng)時間為120 min。

2.3Zn的質(zhì)量對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

根據(jù)理論計算，還原1 mol對硝基苯甲酸乙酯，需要6 mol電子，1 mol Zn能提供2 mol電子，對硝基苯甲酸乙酯和Zn粉的物料比1 ∶3，但是由于Zn屬于活波金屬，通常狀況下，Zn表面被氧化成ZnO，Zn粉的用量需超過理論用量，實驗結(jié)果見表3。實驗發(fā)現(xiàn)使用的Zn粉質(zhì)量超過理論1 ∶3計算量的30%時，此時，產(chǎn)物產(chǎn)率較高。再繼續(xù)增加Zn粉的質(zhì)量產(chǎn)率增加較少。本實驗確定Zn粉質(zhì)量為超出理論計算量30%。

表3　Zn粉的用量對產(chǎn)物產(chǎn)率的影響

2.4影響產(chǎn)品分離出的條件

2.4.1乙醇的蒸出量

在反應(yīng)結(jié)束后，過量的乙醇需要蒸出來回收，蒸出量的多少，會影響下步分離效果。實驗發(fā)現(xiàn)，當開始蒸出乙醇后一定時間內(nèi)，反應(yīng)體系一直處于透明狀態(tài)，隨著蒸出乙醇的量的增加，整個體系會出現(xiàn)液體變渾濁或有油狀的物質(zhì)出現(xiàn)，此時停止蒸餾，冷卻后，繼續(xù)做下步實驗，效果較好。如果沒有達到上述現(xiàn)象而停止乙醇的蒸出，后續(xù)處理難度增加。因為該產(chǎn)品在乙醇中的溶解度也比較大。

2.4.2乙醚的剩余量

在用乙醚對蒸出部分乙醇后的液體進行萃取后，用MgSO4干燥乙醚10 min，蒸發(fā)濃縮。實驗發(fā)現(xiàn)乙醚的剩余量越少越有利于后續(xù)操作，一般剩余乙醚的量要低于5 mL。這是因為目標產(chǎn)品在乙醚中的溶解度非常大，乙醚剩余量較大的話，轉(zhuǎn)移到石油醚中，產(chǎn)物不易析出。

2.4.3溫度對產(chǎn)品析出的影響

溫度對產(chǎn)物的溶解度有影響，溫度低有利于產(chǎn)品的析出，實驗過程發(fā)現(xiàn)在含有產(chǎn)品的乙醚轉(zhuǎn)移石油醚中，不一定有產(chǎn)物析出，此時用自來水沖洗錐形瓶外壁，或者把錐形瓶放入冰箱中，一段時間后會有產(chǎn)品析出?？梢?，溫度低有利于產(chǎn)品的析出。

2.4.4增加另外一種溶劑

在實驗過程中，將含有產(chǎn)品的乙醚液體轉(zhuǎn)移至裝有石油醚的錐形瓶中，一般情況下都不會立即有產(chǎn)品析出。即使冷卻的條件下析出產(chǎn)品也比較慢。考慮在裝有混合物的錐形瓶中加入另外一種試劑，該試劑一定滿足產(chǎn)物在其中的溶解度也很小。實驗發(fā)現(xiàn)，在混合物的錐形瓶中加入一定量的水，有利于產(chǎn)品的析出。

2.5產(chǎn)品的表征

3結(jié)論

用金屬Zn和95%乙醇和冰醋酸組成的給質(zhì)子劑還原對硝基苯甲酸乙酯制備對氨基苯甲酸乙酯，比用95%乙醇、CaCl2和水組成的給質(zhì)子劑制備該物質(zhì)溫度要低，產(chǎn)率要高，產(chǎn)物產(chǎn)率達到80.2%。分離后處理階段的影響因素的確定，為實驗室條件的反應(yīng)條件下制備該物質(zhì)或工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻：

[1]楊曉軍，劉玉茹，劉崗.對氨基苯甲酸乙酯的制備實驗的改進[J].延安大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010(6)：82-83.

[2]劉太澤，肖鑒謀，劉奉強，等.苯佐卡因合成方法的改進[J].化工中間體，2009，5(9):34-37.

[3]孟祥福，臧玉紅，張素芝.對硝基苯甲酸乙酯的合成[J].承德石油高等?？茖W(xué)校學(xué)報,2015,17(2):18-19,36.

[4]徐壽昌.有機化學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1993.

[5]蘭州大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)化學(xué)系有機教研室編.有機化學(xué)實驗(第二版)[M].北京：北京高等教育出版社,2003.

Preparation of Ethyl P-aminobenzoate

MENG Xiang-fu

(Department of Chemical Engineering, Chengde Petroleum College, Chengde 067000, Hebei, China)

Abstract:Ethyl p-aminobenzoate was synthesized with ethyl p-nitrobenzoate by catalyst of Zn and proton donor solvent. The paper deals with the effects on the experiment because of the affecting facts of the proton doner solvent, reaction time, the quality of Zn and crystal precipitation condition. The results showed： the catalyst of Zn and ethanol glacial is good with reaction time of 120 min， the quality of Zn material ratio of Zn and ethyl p-aminobenzoate 3 ∶1 and amount of substances over 30%, the amount of ethanol distilled by the remaining liquid turbid or oil dropping. The remainder of ether is 5ml and low temperature contributes to the yield of the production with the producing rate of 80.2%.

Key words:ethyl p-aminobenzoate; catalyst; preparation

收稿日期：2015-10-30

作者簡介：孟祥福(1969-)，男，河北承德人，承德石油高等?？茖W(xué)?；瘜W(xué)工程系教授，從事基礎(chǔ)化學(xué)教學(xué)與有機合成研究。

中圖分類號：TQ245

文獻標識碼：A

文章編號：1008-9446(2016)02-0010-03