丁建新, 季小明, 支三軍, 韋長梅

(1.江蘇安邦電化有限公司, 江蘇 淮安 223002; 2.淮陰師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院, 江蘇 淮安 223300)

Pd/C催化水合肼還原法制備對(duì)氨基苯乙酸

丁建新1, 季小明2, 支三軍2, 韋長梅2

(1.江蘇安邦電化有限公司, 江蘇 淮安 223002; 2.淮陰師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院, 江蘇 淮安 223300)

研究了在Pd/C催化下水合肼還原對(duì)硝基苯乙酸制備對(duì)氨基苯乙酸的方法．討論了反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、水合肼及催化劑用量對(duì)產(chǎn)物收率的影響,在優(yōu)化條件下對(duì)氨基苯乙酸的收率達(dá)89.52%．經(jīng)IR 、MS和NMR證實(shí)了其結(jié)構(gòu)．

水合肼; 對(duì)氨基苯乙酸; 還原法

0 引言

對(duì)氨基苯乙酸廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥生產(chǎn)和有機(jī)合成原料生產(chǎn)中[1],可用于合成抗風(fēng)濕藥(阿克利他[2]),非甾體抗炎藥(連苯乙酸,阿替洛爾),心腦血管藥物(氨酰心安[3])等．因此,對(duì)氨基苯乙酸的制備研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值．

芳胺通常由芳香硝基化合物還原制得[4]．芳香硝基化合物還原的方法主要有:①催化加氫還原; ②硫化堿還原; ③鐵粉在酸性、堿性、中性體系的還原法[5]．以上方法都存在很多缺點(diǎn)．方法①高壓加氫必須在高壓封閉體系內(nèi)反應(yīng),設(shè)備費(fèi)用投資較大[5]； 方法②排放出大量含硫廢水,嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境,且“三廢”處理投資較大,不符合綠色化學(xué)理念[6]； 方法③產(chǎn)生大量鐵泥,產(chǎn)物純度受到很大影響,還原產(chǎn)物不能直接用于藥物合成[7],且催化劑不能重復(fù)使用[8-9]．

用水合肼作為還原劑,具有反應(yīng)條件溫和,還原選擇性高,副產(chǎn)物為對(duì)環(huán)境無害的N2和H2O,后處理工藝簡單等特點(diǎn),符合綠色化學(xué)要求[10]．Pd/C作為催化劑,應(yīng)用于許多還原反應(yīng)中,具有選擇性強(qiáng),性能穩(wěn)定,不易中毒等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于染料、醫(yī)藥工業(yè)及其他化工行業(yè)的加氫催化劑過程,而且可以回收再利用[11]．作者對(duì)Pd/C催化80%水合肼還原對(duì)硝基苯乙酸制備對(duì)氨基苯乙酸的方法進(jìn)行了研究，反應(yīng)原理如下：

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 藥品與儀器

異丙醇,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的Pd/C,水合肼(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%),對(duì)硝基苯乙酸．試劑均為AP級(jí)．

600E高效液相色譜儀(美國沃特斯); AVANCE 400MHz核磁共振波譜儀(瑞士布魯克)； Avarte360傅里葉變換紅外光譜儀(美國Nicolet),KBr壓片; XT-4雙目顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀,溫度計(jì)未校正．

1.2 對(duì)氨基苯乙酸的制備

將50mL異丙醇,4.525g(0.025mol)對(duì)硝基苯乙酸加入到250mL裝有溫度計(jì)的三口瓶中,開動(dòng)磁力攪拌器,攪拌下加入Pd/C,攪拌下加熱,升至指定溫度,在30min內(nèi)緩慢滴加水合肼,高效液相色譜跟蹤反應(yīng),反應(yīng)完成后趁熱抽濾,濾渣用溫水洗滌3次．將濾液蒸去部分異丙醇,冷卻后所得固體用20mL乙醇-水重結(jié)晶,得到淡黃色片狀晶體．

2 結(jié)果與討論

2.1 表征

熔點(diǎn): 197～199℃(文獻(xiàn)[12]：198～200℃) ．

IR表征(υmax): 3400～2600cm-1(O-H,N-H,=C-H伸縮振動(dòng)), 1647cm-1,1598cm-1(苯環(huán)骨架振動(dòng)), 1208,1180和1106cm-1(苯環(huán)的C-H面內(nèi)彎曲振動(dòng)), 818cm-1(N-H鍵彎曲振動(dòng))．

1HNMR表征: 對(duì)氨基苯乙腈的1H NMR分析結(jié)果見表1．

表1 對(duì)氨基苯乙腈的1H NMR分析結(jié)果

2.2 反應(yīng)溫度的影響

對(duì)硝基苯乙酸、Pd/C、水合肼的投料量分別為4.525,0.4和1.75g,反應(yīng)時(shí)間為3h,考察反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響(表2). 結(jié)果表明，隨著反應(yīng)溫度的升高,收率逐漸增加,但從能耗方面考慮,適宜的反應(yīng)溫度為85～90℃．

2.3 反應(yīng)時(shí)間的影響

對(duì)硝基苯乙酸、Pd/C、水合肼的投料量分別為4.525，0.4和1.75g,反應(yīng)溫度為85～90℃,考察反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響(表3). 結(jié)果表明收率隨反應(yīng)時(shí)間的延長逐漸增加,但從能耗方面考慮,最佳反應(yīng)時(shí)間為3h．

2.4 催化劑用量的影響

對(duì)硝基苯乙酸、水合肼的投料量分別為4.525g和1.75g,反應(yīng)溫度為85～90℃,反應(yīng)時(shí)間為3h,考察催化劑用量對(duì)收率的影響(表4). 結(jié)果表明增加催化劑用量有利于提高收率,但考慮成本,適宜的催化劑用量為20g/mol對(duì)硝基苯乙酸,當(dāng)對(duì)硝基苯乙酸投料量為4.525g時(shí),催化劑用量為0.5g．

表2 反應(yīng)溫度與產(chǎn)物收率的關(guān)系

表3 反應(yīng)時(shí)間與產(chǎn)物收率的關(guān)系

2.5 還原劑用量的影響

對(duì)硝基苯乙酸、Pd/C的投料量分別為4.525g和0.5g,反應(yīng)溫度為85～90℃,反應(yīng)時(shí)間為3h,考察還原劑用量對(duì)收率的影響(表5). 結(jié)果表明增加還原劑用量有利于提高對(duì)氨基苯乙酸的收率,合適還原劑用量為N(硝基物)∶N(水合肼)=1∶2.0,當(dāng)對(duì)硝基苯乙酸投料量為4.525g時(shí),還原劑用量為2.0g．

表4 催化劑用量與產(chǎn)物收率的關(guān)系

表5 還原劑用量與產(chǎn)物收率的關(guān)系

3 結(jié)論

以對(duì)硝基苯乙酸為原料,在Pd/C催化下,水合肼還原制備對(duì)氨基苯乙酸的優(yōu)化反應(yīng)條件為:N(對(duì)硝基苯乙酸)∶N(水合肼)=1∶2.0,Pd/C用量為20g/mol硝基物,在85～90℃反應(yīng)3h,對(duì)氨基苯乙酸收率為89.52%．該反應(yīng)條件溫和,后處理簡單,產(chǎn)品易于純化,副產(chǎn)物是對(duì)環(huán)境無害的物質(zhì)N2和H2O．經(jīng)過提純的對(duì)氨基苯乙酸通過了IR和1H NMR表征．

[1] 陳勇. 對(duì)氨基苯乙酸的合成[J]. 安陽師范學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2000(4):34-35.

[2] 周淑晶,白術(shù)杰,劉紅.對(duì)氨基苯乙酸的制備[J]. 中國醫(yī)藥工業(yè)雜志,2006, 37(1):9-10.

[3] 張建華. 對(duì)氨基苯乙酸合成工藝的改進(jìn)[J]. 工藝研究,1990, 92(4):1-9.

[4] 蔡可迎,馬玉苗. 硒催化水合肼還原催化水合肼還原芳香族硝基化合物制芳胺[J]. 精細(xì)石油化工,2007, 24(6): 51-54.

[5] 張竹霞,呂榮文,張珂珂,等. 水合肼還原芳硝基化合物的研究[J]. 精細(xì)化工, 2001, 18(4):239-242.

[6] 唐洪,張蕾,徐壽頤. 芳香族硝基化合物的水合肼催化還原反應(yīng)的研究[J]. 精細(xì)化工,1998, 15(2):43-45.

[7] 呂榮文,張竹霞,石奇勛,等. 芳硝基化合物的水合肼催化氫轉(zhuǎn)移還原研究[R]. 上海:第九屆全國染料與染色學(xué)術(shù)研討會(huì),2001.

[8] Kumbhar P S, Valent J S, Millet J M, et al. Mg-Fe Hydrotalite as a catalyst for the reduction of aromatic nitro compounds with hydrazinc hydrate[J]. Journal of Catalysis, 2000, 191: 467-473.

[9] Benz M, Kraan A M, Prins R. Reduction of aromatic nitro compounds with hydrazine hydrate in the presence of an iron oxide hydroxide catalyst III: The selective reduction of nitro groups in aromaticazo compounds[J]. Applied Catalysis A General, 1999, 177: 9-14.

[10] 徐存進(jìn),邱化玉. Pd/C催化水合肼還原制備5-氨基-1,10-鄰菲羅啉[J]. 杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012,11(2):115-117.

[11] 胡莉蓉,楊春輝,郭君. 水合肼作為還原劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用研究[J]. 化工時(shí)刊, 2012, 26(4):41-43.

[12] 樊能廷. 有機(jī)合成事典[M]. 北京:北京理工大學(xué)出版社,1992.

StudyonthePreparationof4-AminophenylaceticAcidbyHydrazineHydrateReductionMethodinPresenceofPd/CCatalyst

DING Jian-xin1, JI Xiao-ming2, ZHI San-jun2, WEI Chang-mei2

(1.Jiangsu Anpon Electrochemical Co., Ltd., Jiangsu Huaian 223002, China)(2.School of Chemistry and Chemical Engineering, Huaiyin Normal University, Jiangsu Huaian 223300, China)

The preparation method of 4-aminophenylacetic acid by reduction of 4-nitrophenylacetic acid with hydrazine hydrate in presence of Pd/C catalyst was studied. The influences on the product yield of reaction time, reaction temperature and quantities of hydrazine hydrate and catalyst used were investigated. Under the optimum conditions, the yield of 4-aminophenylacetic acid could reach 89.52%. IR and1HNMR proved the structure of product.

hydrazine hydrate; reduction; 4-aminophenylacetic acid

2013-05-08

江蘇省高?？蒲谐晒a(chǎn)業(yè)化推進(jìn)工程項(xiàng)目(JHB2011-57); 江蘇省低維材料化學(xué)重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金項(xiàng)目(JSKC11099); 南京大學(xué)淮安高新技術(shù)研究院獨(dú)立研究項(xiàng)目(2011Z10)

丁建新(1959-), 男, 江蘇淮安人, 工程師, 主要從事化工生產(chǎn)與技術(shù)管理．

TQ620.6+3

A

1671-6876(2013)03-0240-03

[責(zé)任編輯蔣海龍]