2-甲基苯并咪唑的合成工藝研究

(1.四川化工職業(yè)技術學院，四川瀘州，646005；2.瀘州職業(yè)技術學院，四川瀘州，646005)

2-甲基苯并咪唑作為重要原料，在醫(yī)藥和染料行業(yè)中具有廣泛的應用。其合成方法主要在多聚磷酸、鹽酸、硼酸等催化下，鄰苯二胺與乙酸環(huán)合得到。錢永等[1]以強酸性陽離子交換樹脂為催化劑在微波照射下進行2-甲基苯并咪唑的合成，得到84.8%的收率；許劍平[2]研究了在無強酸催化下合成2-甲基苯并咪唑，收率為82.4%；楊亞婷等[3]研究了在鋅粉存在下2-甲基苯并咪唑的合成，收率達到87.6%，而在后處理中，因為要使用堿調節(jié)pH值為8左右，產(chǎn)生的鋅離子容易沉淀析出，影響產(chǎn)物的純度。余亞美等[4]在微波照射下，以多聚磷酸為催化劑，環(huán)合，得到84.6%的收率；李琴等[5]在合成5-碘-2-甲基苯并咪唑時，使用原乙酸三乙酯與碘代鄰苯二胺在等摩爾的乙酸催化下環(huán)合，得到95%的收率。

本研究用鹽酸為催化劑，鄰苯二胺與乙酸進行環(huán)合制備2-甲基苯并咪唑，考察了反應條件對收率的影響。

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

儀器：WRS-1熔點測定儀(上海精密科學儀器有限公司)，DF101S集熱式恒溫加熱攪拌器(鞏義英峪高科儀器廠)。

試劑：鄰苯二胺，冰乙酸，鹽酸，氫氧化鈉，均為分析純。

1.2 實驗方法

在500 mL三口燒瓶中，加入20 g鄰苯二胺，4～5 mol/L鹽酸，一次性加入冰乙酸，逐步升溫到一定溫度，保溫攪拌1.5 h?？焖倮鋮s到45℃左右。補加100 mL水稀釋反應液，用10%NaOH中和至微堿性(pH值=8.5～9)，冷卻，過濾，用水洗滌至中性，放入真空干燥箱中，在80℃干燥至恒重，得淡黃色固體，即為2-甲基苯并咪唑。

2 結果與討論

2.1 配料比對收率的影響

在鄰苯二胺投料量為20 g，反應溫度為100℃，反應時間2h，4 mol/L鹽酸用量為100 mL的條件下，考察了配料比對收率的影響，結果見表1。

表1 投料比對2-甲基苯并咪唑收率的影響

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，當鄰苯二胺與乙酸摩爾比為1∶1.4時，收率即可達到95.6%，繼續(xù)增加乙酸用量，收率增加不多，因此，選擇鄰苯二胺與乙酸的摩爾比為1∶1.4。

2.2 鹽酸用量對收率的影響

在n(鄰苯二胺)∶n(乙酸)=1∶1.4，反應溫度100℃，反應時間2 h，鹽酸濃度4mol/L的條件下，考察了鹽酸用量對收率的影響，結果見表2。

表2 鹽酸用量對2-甲基苯并咪唑收率的影響

從表2中結果可見，當鹽酸用量為100 mL時，收率達到最大，繼續(xù)增加酸用量，收率增加不大，也會增加堿的用量，因此，鹽酸用量為100 mL，即與鄰苯二胺的摩爾比為2.2。

2.3 反應溫度對收率的影響

在n(鄰苯二胺)∶n(乙酸)=1∶1.4，反應時間2 h，100 mL濃度為4mol/L鹽酸的條件下，考察了反應溫度對收率的影響，結果見表3。

表3 反應溫度比對2-甲基苯并咪唑收率的影響

從表3可見，溫度對收率的影響較大，較低的反應溫度需要較長的反應時間，而在100℃時僅需反應1.5h即可得到較高的收率，因此，反應溫度選擇為100℃。

2.4 反應時間對收率的影響

在n(鄰苯二胺)∶n(乙酸)=1∶1.4，反應溫度100℃，100mL濃度4mol/L鹽酸的條件下，考察了反應時間對收率的影響，結果見表4。

從表4的結果可見，反應1.5h后，收率基本達到穩(wěn)定，繼續(xù)延長反應時間，對收率影響不大。但在加熱1 h后，讓反應液自然冷卻，利用加熱油的預熱，也可使收率接近最大值，這在大生產(chǎn)中，利用反應器良好的保溫效果，加熱反應1 h，然后自然冷卻，保溫1～1.5h，即可使收率達到最大值，充分利用能源，而且能減少冷卻水的使用量。

表4 反應時間對2-甲基苯并咪唑收率的影響

*在100℃加熱1h后，自然冷卻到45℃的收率。

3 結論

在2-甲基苯并咪唑的合成中，鄰苯二胺的價格最高，應盡量使其轉化完全。因此，最佳反應條件為：n(鄰苯二胺)∶n(乙酸)=1∶1.4，4mol/L鹽酸的用量為鄰苯二胺摩爾數(shù)的2.2倍，反應溫度100℃，反應時間1h，保溫1h。