对硝基苯氧乙醇的合成(共18页)

1、学号 20100704050147密级兰州城市学院本科毕业论文医药中间体对硝基苯氧乙醇的绿色合成学 院 名 称：化学与环境科学学院专 业 名 称：化学工程与工艺学 生 姓 名：余学磊指 导 教 师：朱彦荣 讲师二一四年五月BACHELORS DEGREE THESISOF LANZHOU CITY UNIVERSITYThe Greener Synthesis of Medical Intermediate p-Nitropenoxy EthanolSchool：School of Chemistry and Environmental ScienceSubject：Chemical Engi

2、neering and TechnologyName：Xuelei YuDirected by：Yanrong Zhu LecturerMay 2014郑重声明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用(ynyng)的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人(bnrn)签名：日期(rq)：目录(ml) TOC o 1-3 u 摘要(zhiyo) PAGEREF _Toc387827

3、412 h 1ABSTRACT PAGEREF _Toc387827413 h 2第一章 苯氧乙醇(y chn)的研究进展 PAGEREF _Toc387827414 h 31.1概述 PAGEREF _Toc387827415 h 31.2苯氧乙醇的合成方法 PAGEREF _Toc387827416 h 31.3苯氧乙醇的应用 PAGEREF _Toc387827417 h 4第二章 医药中间体对硝基苯氧乙醇的绿色合成 PAGEREF _Toc387827418 h 62.1前言 PAGEREF _Toc387827419 h 62.2实验部分 PAGEREF _Toc387827420

4、h 62.2.1实验原理 PAGEREF _Toc387827421 h 62.2.2药品与仪器 PAGEREF _Toc387827422 h 72.2.3实验步骤 PAGEREF _Toc387827423 h 72.3结果与讨论 PAGEREF _Toc387827424 h 72.3.1反应物摩尔比对产率的影响 PAGEREF _Toc387827425 h 72.3.2微波辐射功率对产率的影响 PAGEREF _Toc387827426 h 82.3.3微波辐射时间对产率的影响 PAGEREF _Toc387827427 h 92.3.4投料方式对产率的影响 PAGEREF _Toc

5、387827428 h 92.4产物表征 PAGEREF _Toc387827429 h 102.5结束语 PAGEREF _Toc387827430 h 10参考文献 PAGEREF _Toc387827431 h 12致 谢 PAGEREF _Toc387827432 h 13摘 要对硝基苯氧乙醇是一种医药、染料中间体，可以(ky)用来合成一些止痛药。本文(bnwn)采用水作溶剂，在微波辐射作用下，以对硝基苯酚和氯乙醇为起始原料，在碱性条件下合成对硝基苯氧乙醇，取得了满意的效果。通过实验，探讨了微波辐射功率、反应时间、反应物料配比以及投料方式对反应产率的影响。找到了最佳合成条件：对硝基苯酚

6、和氯乙醇的摩尔比为1:2，在微波(wib)功率为280 W的条件下辐射10 min，产物收率为79%。与传统方法相比，该方法具有反应速度快、操作简便、副产物少、产品易纯化、产率高及环境友好等优点。关键词：微波辐射；对硝基苯酚；对硝基苯氧乙醇ABSTRACTNitrobenzene oxygen ethanol is a kind of medicine, dye intermediates, which can be used to synthesize some painkillers. In this thesis, under the effect of microwave radiat

7、ion, water will be used as the solvent and the nitro phenol and chloromethane are used as raw material to synthesize nitrobenzene oxygen ethanol under the condition of alkaline, which has obtained the satisfactory achievements. Through the experiment, it discusses the microwave irradiation power, re

8、action time, reaction material ratio and the influence of feeding methods on the reaction yield. The optimum synthesis conditions are found: the ratio of nitro phenol and chloride ethanol mole is 1:2, and radiating 10 min under the condition of microwave power is 280 W, and the product yield is 79%.

9、 Compared with traditional methods, this method has advantages in quick reaction, simple operation, less by-products, easy purification of products, high yield and environmental friendly, etc.Key words: microwave radiation; nitro phenol; nitrobenzene oxygen ethanol.苯氧乙醇(y chn)的研究进展1.1概述(i sh)苯氧乙醇(y

10、chn)是一种无色的油状液体，苯氧乙醇类化合物是一类极为有用的重要精细化学品和化工原料。苯氧乙醇对 HYPERLINK /wiki/%E7%BB%BF%E8%84%93%E6%9D%86%E8%8F%8C o 绿脓杆菌 绿脓杆菌有较强的 HYPERLINK javascript:linkredwin(杀灭作用); o 杀灭作用 杀灭作用，对其他 HYPERLINK javascript:linkredwin(革兰阴性细菌); o 革兰阴性细菌 革兰阴性细菌和 HYPERLINK javascript:linkredwin(阳性细菌); o 阳性细菌 阳性细菌作用较弱。可用其2的 HYPERLI

11、NK /wiki/%E6%BA%B6%E6%B6%B2 o 溶液 溶液或乳剂治疗绿脓杆菌感染的表面创伤，灼伤和脓疡1。 苯氧乙醇也是一种经常用于 HYPERLINK /w/index.php?title=%E8%AD%B7%E8%86%9A%E7%94%A2%E5%93%81&action=edit&redlink=1 o 护肤产品（页面不存在） 护肤产品的有机化合物，可由 HYPERLINK /wiki/%E4%B9%99%E4%BA%8C%E9%86%87 o 乙二醇 乙二醇及 HYPERLINK /w/index.php?title=%E8%8B%AF%E9%86%87&action=e

12、dit&redlink=1 o 苯醇（页面不存在） 苯醇 HYPERLINK /w/index.php?title=%E9%86%9A%E5%8C%96&action=edit&redlink=1 o 醚化（页面不存在） 醚化而成，常见于 HYPERLINK /w/index.php?title=%E8%AD%B7%E8%86%9A%E9%9C%9C&action=edit&redlink=1 o 护肤霜（页面不存在） 护肤霜和 HYPERLINK /wiki/%E9%98%B2%E6%9B%AC%E9%9C%9C o 防晒霜 防晒霜2。苯氧乙醇有 HYPERLINK /w/index.php

13、?title=%E6%8A%97%E8%8F%8C&action=edit&redlink=1 o 抗菌（页面不存在） 抗菌功效（一般与 HYPERLINK /wiki/%E5%AD%A3%E9%93%B5%E7%9B%90 o 季铵盐 季铵盐一起使用），经常在生物性 HYPERLINK /wiki/%E7%B7%A9%E8%A1%9D%E6%BA%B6%E6%B6%B2 o 缓冲溶液 缓冲溶液里被用作有剧毒的 HYPERLINK /wiki/%E7%96%8A%E6%B0%AE%E5%8C%96%E9%88%89 o 叠氮化钠 叠氮化钠的替代品，因为苯氧乙醇的毒性较低，而且在化学上对 HYP

14、ERLINK /wiki/%E9%8A%85 o 铜 铜及 HYPERLINK /wiki/%E9%89%9B o 铅 铅并不活跃。在 HYPERLINK /wiki/%E5%8C%96%E5%A6%86%E5%93%81 o 化妆品 化妆品、 HYPERLINK /wiki/%E7%96%AB%E8%8B%97 o 疫苗 疫苗及药品中通常发挥着 HYPERLINK /wiki/%E9%98%B2%E8%85%90%E5%8A%91 o 防腐剂 防腐剂的功用。目前安全性没有什么争议，属于相对比较安全的防腐剂之一，苯氧乙醇在化妆品中的限定使用浓度最高为1%。除了上述用途以外，苯氧乙醇亦会在 HY

15、PERLINK /wiki/%E9%A6%99%E6%B0%B4 o 香水 香水里作 HYPERLINK /wiki/%E5%9B%BA%E5%AE%9A%E5%8A%91 o 固定剂 固定剂用，还可用作 HYPERLINK /w/index.php?title=%E9%A9%85%E8%9F%B2%E5%8A%91&action=edit&redlink=1 o 驱虫剂（页面不存在） 驱虫剂、外用 HYPERLINK /wiki/%E6%B6%88%E6%AF%92%E5%8A%91 o 消毒剂 消毒剂、 HYPERLINK /wiki/%E9%86%8B%E9%85%B8%E7%BA%A4

16、%E7%BB%B4%E7%B4%A0 o 醋酸纤维素 醋酸纤维素的 HYPERLINK /wiki/%E6%BA%B6%E5%8A%91 o 溶剂 溶剂、 HYPERLINK /wiki/%E6%9F%93%E6%96%99 o 染料 染料、 HYPERLINK /wiki/%E6%B2%B9%E5%A2%A8 o 油墨 油墨、 HYPERLINK /wiki/%E6%A8%B9%E8%84%82 o 树脂 树脂、 HYPERLINK /wiki/%E9%98%B2%E8%85%90%E5%8A%91 o 防腐剂 防腐剂等，亦在 HYPERLINK /wiki/%E6%B0%B4%E7%94%

17、A2%E9%A4%8A%E6%AE%96%E6%A5%AD o 水产养殖业 水产养殖业里用来作为鱼类的麻醉剂，它也被 HYPERLINK /wiki/%E7%BE%8E%E5%9C%8B o 美国 美国 HYPERLINK /wiki/%E7%BE%8E%E5%9B%BD%E7%96%BE%E7%97%85%E6%8E%A7%E5%88%B6%E4%B8%8E%E9%A2%84%E9%98%B2%E4%B8%AD%E5%BF%83 o 美国疾病控制与预防中心 疾病预防控制中心列为多种美国疫苗的成分之一3。苯氧乙醇作为一种防腐剂，能够有效令相当剂量的 HYPERLINK /wiki/%E9%9D

18、%A9%E8%98%AD%E6%B0%8F%E9%99%B0%E6%80%A7%E8%8F%8C o 革兰氏阴性菌 革兰氏阴性菌及 HYPERLINK /wiki/%E9%9D%A9%E8%98%AD%E6%B0%8F%E9%99%BD%E6%80%A7%E8%8F%8C o 革兰氏阳性菌 革兰氏阳性菌等 HYPERLINK /wiki/%E5%BE%AE%E7%94%9F%E7%89%A9 o 微生物 微生物与 HYPERLINK /wiki/%E9%85%B5%E6%AF%8D o 酵母 酵母灭活。作为 HYPERLINK /wiki/%E9%98%B2%E8%85%90%E5%8A%91

19、 o 防腐剂 防腐剂标准的化合物，一般都会释放 HYPERLINK /wiki/%E7%94%B2%E9%86%9B o 甲醛 甲醛，而现时普遍认为甲醛有害于人体。相对于这些会释放甲醛的化合物，苯氧乙醇的确是一个更优秀的替代品。 1.2苯氧乙醇的合成方法1.2.1 威廉逊合成法 威廉逊合成法选用苯酚钠和氯代乙醇为原料，在常压下，110左右回流数个小时，生成苯氧乙醇。运用正交实验，找出最佳的合成条件，该法反应条件温和，适合小批量生产和实验室制备3。1.2.2苯酚和氯乙醇(y chn)合成法苯酚和氯乙醇合成法分两步进行：苯酚盐的制备；苯酚盐与氯乙醇缩合。苯酚在碱性条件下与氯乙醇进行反应得苯氧乙醇粗

20、品，然后精馏(jn li)得成品。该合成方法产生大量(dling)含酚废水，能耗较高3。1.2.3苯酚和环氧乙烷合成法 苯酚和环氧乙烷在催化剂存在下常压或加压进行气液反应生成苯氧乙醇。 反应温度通常为 80150，加压反应控制压力一般为 0.131.5Mpa4，反应过程需要氮气保护，反应溶剂有醚、酮、烃、酯、卤代烃和芳香硝基化合物等。 产物中易含杂质为苯氧乙醇和环氧乙烷的加成产物及多甘醇等， 用分馏的方法精制。该合成方法耗时长，过程繁杂。1.3苯氧乙醇的应用 苯氧乙醇为一种精细化工产品，是农药、医药、化妆品的原料，由于其具有低挥发、高沸点的特性，被普遍使用在需要渗透力的印台油和圆珠笔幽默的溶剂

21、、香料稀释剂、木头防腐剂等。1.3.1各种有机中间体合成苯氧乙醇和（2-甲基）丙酸在硫酸存在下可进行酯化反应，生成苯氧乙基2-甲基丙酸酯，它是一种玫瑰香料，可调配食用香精。苯氧乙醇和环氧乙烷反应，制得非离子表面活性剂GLIM，可用于食器洗涤及家用洗涤剂的配制5。苯氧乙醇和琥珀酸在甲乙酮和四氯化碳存在下，制备植物生长调节剂琥珀酸单苯氧乙基酯6。苯氧乙醇和无水四溴苯酐、乙二胺、乙二醇等分步制得有机聚合物的防火剂。1.3.2用作萃取分离剂苯氧乙醇做萃取剂可用于同系物的萃取分离，它可用于：低沸点醇的萃取蒸馏；二异丙苯异构体的萃取蒸馏；四氯乙烯和丁醇的分离；用作沉降剂使芳香族多胺从极性溶剂中沉降分离。1

22、.3.3用作各种材料的添加剂苯氧乙醇可做光热材料的添加剂；酚醛树脂的添加剂；照相材料和显影液的配制及金属防腐剂、润滑剂等。1.3.4在医药行业的应用(yngyng)苯氧乙醇在医药行业中用来作杀菌剂、麻醉剂，它对白血球过多症，抗败血病都有防治效果，用它可配置(pizh)防打鼾滴液7。1.3.5在化妆和洗涤行业(hngy)中的应用苯氧乙醇可做杀菌剂、香料，用它可配制抗菌性洗衣粉，清洁皂，洗洁精，增湿防晒乳液，皮肤光亮保护剂，楼板清洁剂，空气清新剂等。1.3.6在印刷行业中的应用苯氧乙醇作为渗透剂用来配制低泡快干型的水基喷涂墨水，圆珠笔油，它和聚醚配制成不堵塞的快干墨水，它制成的墨水适用于各种类型纸

23、张的喷涂印刷，且具有好的稳定性。 医药(yyo)中间体对硝基苯氧乙醇的绿色合成2.1前言(qin yn) 对硝基苯氧乙醇是一种(y zhn)医药、染料中间体，以其合成的4-（N糖基取代）氨基苯基类化合物，能抑制培养B16黑色素瘤细胞的复制和改变恶性瘤细胞的聚葡萄糖胺生物合成，它们是影响前列腺素代谢及对细胞膜起作用的一类新型抗肿瘤化合物，也可用来进一步合成一些止痛药：（4-氨基苯氧基）乙基-4-氨基苯甲酸酯8。国外最早从60年代起开始对其衍生物进行研究，发展至今其合成方法已达4至5种，鉴于国内尚无商售产品，研究开发该产品生产工艺具有重要意义9。微波技术在有机反应中开始应用，已经逐渐发展成为一门交

24、叉学科。微波技术给有机反应的研究注入了新的思想，向传统加热方式进行挑战。与常规加热反应相比，微波辐射下的反应具有反应速度快、副反应少、产率高、产品易纯化等优点10。本研究在微波辐射作用下，以对硝基苯酚和氯乙醇为原是原料，以NaOH提供碱性条件，在水溶液中合成对硝基苯氧乙醇，并取得了满意的效果。该方法的优越性在于：以环境友好反应介质和新型绿色溶剂取代常规有机溶剂进行的合成反应，随着绿色化学的兴起正备受关注，该反应用水作溶剂，避免使用有机溶剂，不仅降低了生产成本，而且水价廉无毒，不会对环境造成污染，属于绿色化学实验。2.2实验(shyn)部分2.2.1实验(shyn)原理 对硝基苯酚和氯乙醇在碱性

25、(jin xn)溶液中生成对硝基苯氧乙醇。2.2.2药品与仪器 试剂：对硝基苯酚（AR，天津精细化工研究所)，氯乙醇 (AR，成都市科龙化工试剂厂) ，氢氧化钠（AR天津市凯通化学试剂有限公司），乙醇（AR，上海南翔试剂厂）。仪器：Sartorius电子天平（德国赛多利斯公司），分度值0.1 mg；WRS-1A数字熔点测定仪（上海物理光学仪器厂），温度计未校正；PE Spectrum One FI-IR Spectrometer 傅立叶变换红外光谱仪；微波炉，TLC 用硅胶为吸附剂，用V丙酮) / V (石油醚)= 1/ 1.5 为展开剂。2.2.3实验步骤 在100 mL圆底烧瓶中加入1.3

26、900 g（0.01mol）对硝基苯酚，加入5 mL水，加热使其溶解，冷却至常温后滴加10%氢氧化钠溶液5 mL，氢氧化钠略微过量，使对硝基苯酚完全转化为对硝基苯酚钠，再滴加1.62 g（0.02 mol）氯乙醇的水溶液5 mL，然后放入微波炉中，在微波功率为280 W的条件下间歇辐射10 min（功率及时间以TLC检测反应终点后确定）。反应结束后，冷却结晶，进行抽滤（滤液中过量的氯乙醇可回收），将固体用5%氢氧化钠溶液充分洗涤，除去未反应的酚，然后用50%的乙醇水溶液重结晶，干燥后得淡黄色固体，称重计算产率为79%（以对硝基苯酚计）。最后通过熔点测定和红外光谱对反应产物进行表征。2.3结果(

27、ji gu)与讨论以对硝基苯氧乙醇的合成为研究对象，试验(shyn)了反应物摩尔比，氢氧化钠用量，微波辐射功率，反应(fnyng)时间及投料方式对反应产率的影响，筛选出了最佳反应条件。2.3.1反应物摩尔比对产率的影响取对硝基苯氧乙醇与氯乙醇的摩尔比和氢氧化钠的用量为两个变量，每次只改变一个变量，投入对硝基苯酚与氢氧化钠后，再滴加氯乙醇溶液，在280 W功率下加热10 min，对硝基苯酚和氯乙醇的摩尔配比不同，反应进行程度也不同，氢氧化钠溶液浓度为10%，改变对硝基苯酚和氯乙醇的摩尔配比，研究该变量对产率的影响，结果见表2.1。表2.1 对硝基苯酚和氯乙醇的配比对产率的影响n(对硝基苯酚）:n

28、(氯乙醇) 1:1 1:1.5 1:2 1:2.5产率/% 61 68 79 78实验结果表明：对硝基苯酚和氯乙醇的摩尔比为1:2时，产率最高。当反应物对硝基苯酚和氯乙醇的摩尔比小于1:2时，反应体系混合不充分，反应产率会有所降低；相反，反应物对硝基苯酚和氯乙醇的摩尔比大于1:2时，产率没有明显的提高，反而会造成原料的浪费，也不符合绿色化学的原则。因此，反应物对硝基苯酚和氯乙醇的摩尔比定为1:2。改变氢氧化钠的用量，亲核试剂去除对硝基苯酚钠的量发生变化，从而收率也发生变化，对硝基苯酚与氯乙醇摩尔比为1:2，改变氢氧化钠的用量，研究该变量对产率的影响，结果见表2.2表2.2 NaOH的用量对产率

29、影响w(NaOH)/% 5 8 10 12 15产率/% 45 61 80 75 72 实验(shyn)结果表明：碱溶液(rngy)的质量分数在 10%左右(zuyu)，产品的收率最高，碱的用量偏低，反应进行不充分，收率较低; 碱的用量偏高，原料氯乙醇发生水解，收率会降低。2.3.2微波辐射功率对产率的影响对硝基苯酚与氯乙醇摩尔比为1:2，氢氧化钠溶液浓度为10%，投入对硝基苯酚与氢氧化钠后，再滴加氯乙醇溶液，加热时间为10 min，选择不同功率，研究微波辐射功率对产率的影响，结果见表2.3。表2.3 微波辐射功率对产率的影响微波辐射功率/W 140 280 420 560 产率/% 56 7

30、8 76 71实验结果表明：微波辐射功率对反应影响很大，通常功率越高，反应越快，但易造成局部过热，甚至炭化现象；功率过低产率也随之降低。微波辐射功率为280W时产率最高，且能耗较低，故本实验把功率定为280W。2.3.3微波辐射时间对产率的影响对硝基苯酚与氯乙醇摩尔比为1:2，氢氧化钠溶液浓度为10%，投入对硝基苯酚与氢氧化钠后，再滴加氯乙醇溶液，微波辐射功率为280 W，选择不同加热时间为，研究微波辐射时间对产率的影响，结果见表2.4。表2.4 微波辐射时间对产率的影响 辐射时间/min481012 16产率/%55697872 50实验结果表明：反应时间为10min时，产品收率达到最大值。

31、其后，随着反应时间的延长，产品收率反而会减少。分析原因为反应时间过长，副反应增多所致。反应时间减短，反应又变的不充分。因此，微波辐射最佳时间可确定为10 min。2.3.4投料方式(fngsh)对产率的影响 对硝基苯酚与氯乙醇(y chn)摩尔比为1:2，氢氧化钠(qn yn hu n)溶液浓度为10%，微波辐射功率为280 W，时间10 min，选择四种不同的投料方式进行反应，研究不同的投料方式对产率的影响，结果见表2.5 方法1：圆底烧瓶中投入对硝基苯酚，加入氢氧化钠溶液后立刻滴加氯乙醇水溶液。 方法2：圆底烧瓶中投入对硝基苯酚，滴加氢氧化钠溶液约 5 min，再滴加氯乙醇水溶液。方法3：

32、圆底烧瓶中投入对硝基苯酚，滴加氢氧化钠溶液约 8 min，再滴加氯乙醇水溶液。 方法4：圆底烧瓶中投入对硝基苯酚，滴加氯乙醇水溶液，再滴加NaOH溶液约 5 min。表2.5 投料方式对产率的影响方法 1 2 3 4产率/% 77 81 81 75实验结果表明：按方法2进行投料反应时产率最高。按方法1投料时，部分氯乙醇会被氢氧化钠水解，造成产率下降；按方法3进行投料时，对硝基苯酚和氢氧化钠已反应完全，故产率基本不变；按方法4进行投料时氯乙醇会和氢氧化钠发生水解反应，造成产率下降；但总体上影响不大，本实验采用方法2。2.4产物表征本方法合成的产品为淡黄色固体，熔点为8183，与文献值824相符。

33、其红外光谱如图2.1所示。 由图2.1可知，3389 cm-1 ，1653 cm-1为OH的特征吸收峰，2919 cm-1为CH的特征吸收峰，1465 cm-1，1539 cm-1 为苯环的特征吸收峰，1465 cm-1 为CH2的特征吸收峰，1189 cm-1 ，1130cm-1为ArOR的特征吸收峰，841 cm-1 为苯环对位取代特征吸收峰。分析结果表明该产品是对硝基苯氧乙醇。 2.5结束语本课题(kt)在微波辐射下合成对硝基苯氧乙醇取得(qd)了满意的效果。最佳合成条件是：微波辐射功率为280W，微波辐射(fsh)时间为10min，反应物对硝基苯酚和氯乙醇的摩尔比为1:2，氢氧化钠溶液质量浓度为10%，用量5mL，产率最高79%。该方法具有反应速度快，操作简便，副产物少，易