寇 成，徐兆翮，李艷姿，楊曉婧

(1.河北民族師范學(xué)院，河北 承德 067000；2.承德醫(yī)學(xué)院，河北 承德 067000)

對(duì)氨基苯甲酸乙酯也稱作苯佐卡因，是一種非水溶性局部麻醉藥，具有止痛、止癢的作用，同時(shí)也是重要的醫(yī)藥中間體，可作為奧索仿、奧索卡因、普魯卡因等前體原料[1]。

近年來，對(duì)它的合成方法的研究有很多報(bào)道，大部分以對(duì)硝基苯甲酸或?qū)Π被郊姿釣樵线M(jìn)行工藝條件的優(yōu)化，主要體現(xiàn)在酯化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩步[2-4]。傳統(tǒng)的酯化方法大部分采用硫酸作為催化劑，對(duì)設(shè)備具有一定腐蝕性，同時(shí)副反應(yīng)多。微波加熱法是一種有機(jī)合成新技術(shù)。相比于傳統(tǒng)加熱方式，微波法可以縮短反應(yīng)時(shí)間，具有操作簡(jiǎn)便、產(chǎn)率高等特點(diǎn)。

本文采用殼聚糖硫酸鹽作為催化劑，利用微波輻射合成對(duì)氨基苯甲酸乙酯，考察了催化劑用量、微波輻射功率及反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)收率的影響，確定了最佳的合成條件。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

微波反應(yīng)儀器：河南鞏義；數(shù)顯微型熔點(diǎn)儀：上海精密科學(xué)儀器有限公司；VECTOR-22傅里葉紅外光譜儀：BRUKER公司。

殼聚糖(脫乙酰度95%)：河北義誠公司；其他試劑均為天津化學(xué)試劑廠分析純?cè)噭?/p>

1.2 殼聚糖硫酸鹽的制備

稱取 10 g 殼聚糖,溶于 500 mL 體積分?jǐn)?shù)為2%的乙酸水溶液中;用 50 mL 濃度為 1 mol/L 的H2SO4沉淀至完全，靜止 24 h 后減壓抽濾;濾餅用蒸餾水冼至中性，再反復(fù)用無水乙醇和丙酮淋洗脫水，60 ℃ 真空干燥至恒重;研磨得到乳白色粉末狀固體，置于干燥器中備用[5-7]。

1.3 對(duì)氨基苯甲酸乙酯的合成

稱取對(duì)氨基苯甲酸(1.37 g，0.01 mol)、無水乙醇(8.8 mL，0.15 mol)、催化劑殼聚糖硫酸鹽(0.5 g)，置于干燥的 100 mL 的單口瓶中；充分震蕩搖勻，然后將燒瓶置于微波反應(yīng)器內(nèi)；安裝好回流裝置，設(shè)置微波輻射功率 300 W，輻射 10 min 后，趁熱過濾出催化劑;將濾液倒入 100 mL 冷水中冷卻，分批加入10%的碳酸鈉溶液直至無氣泡產(chǎn)生;pH試紙測(cè)定pH值約為8;溶液減壓抽濾，濾餅水洗、干燥，得淡黃色粗品;用石油醚-乙醚重結(jié)晶，得白色固體 1.38 g，收率83.6%。合成路線見圖1。

圖1 對(duì)氨基苯甲酸乙酯合成路線

1.4 產(chǎn)品的表征

圖2 對(duì)氨基苯甲酸乙酯的紅外譜圖

2 結(jié)果與討論

2.1 微波輻射功率對(duì)收率的影響

對(duì)氨基苯甲酸用量 1.37 g，無水乙醇 8.8 mL，殼聚糖硫酸鹽用量 0.5 g，初次調(diào)試微波功率為 150 W，反應(yīng)時(shí)間 10 min，固定反應(yīng)條件，逐步提升微波功率分別在200、300、400、500 W 進(jìn)行反應(yīng)，具體情況見圖3。

圖3 微波輻射功率對(duì)收率的影響

由圖3看出，從最開始的 150 W 進(jìn)行反應(yīng)時(shí)收率較低，從結(jié)果上看該反應(yīng)并未反應(yīng)完全。隨著輻射功率的增加，收率逐漸增大，達(dá)到 300 W 時(shí)反應(yīng)收率最高。當(dāng)功率升至 400 W 時(shí)，反應(yīng)液逐漸變黑，出現(xiàn)嚴(yán)重的碳化現(xiàn)象；當(dāng)功率調(diào)至 500 W 時(shí)，反應(yīng)物瞬間碳化。所以采用微輻射加熱時(shí)，功率并不是越高越好。最終確定該反應(yīng)在微波功率為 300 W 時(shí)效果最佳。

2.2 催化劑用量對(duì)收率的影響

稱取對(duì)氨基苯甲酸 1.37 g，無水乙醇 8.8 mL，催化劑初始用量為 0.1 g，微波功率設(shè)置為 300 W，反應(yīng)時(shí)間 10 min，固定其他反應(yīng)條件，依次增加催化劑用量，考察其對(duì)收率的影響，具體情況見圖4。

圖4 催化劑用量對(duì)收率的影響

由圖4看出，殼聚糖硫酸鹽催化酯合成的效果比較顯著。當(dāng)起始使用 0.1 g 時(shí)，可以得到50%左右的收率。隨著催化劑用量的增加，反應(yīng)收率逐漸增加，但當(dāng)催化劑用量超過 0.5 g 時(shí)，收率開始下降，這可能是因?yàn)榇呋瘎┻^多導(dǎo)致反應(yīng)體系固化現(xiàn)象嚴(yán)重，更加容易產(chǎn)生局部碳化，增加副反應(yīng)。因此催化劑不易過多，最佳條件為 0.5 g。

2.3 輻射時(shí)間對(duì)收率的影響

同樣稱取對(duì)氨基苯甲酸 1.37 g，無水乙醇 8.8 mL，催化劑 0.5 g，微波功率設(shè)置為 300 W，考慮到微波加熱對(duì)該反應(yīng)容易產(chǎn)生碳化現(xiàn)象，故將反應(yīng)時(shí)間初始設(shè)置為 1 min，依次嘗試5、10、15和 20 min，通過改變輻射時(shí)間的長短，考察其對(duì)收率的影響，具體情況見圖5。

圖5 微波輻射時(shí)長對(duì)收率的影響

由圖5看出，當(dāng)微波輻射時(shí)間為 1 min 時(shí)，反應(yīng)體系未出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，但反應(yīng)不夠完全，收率較低。隨著反應(yīng)時(shí)間的增長，收率提升。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間控制在 10 min 時(shí)，收率最高，反應(yīng)效果佳。但隨著時(shí)間逐漸提升，收率出現(xiàn)下降現(xiàn)象，并伴隨著微弱的碳化現(xiàn)象。收率降低可能是因?yàn)榉磻?yīng)時(shí)間過長導(dǎo)致酯水解，同時(shí)副反應(yīng)增加。所以最終確定輻射時(shí)間 10 min 為最有條件。

2.4 微波加熱與傳統(tǒng)加熱的比較

在上述的反應(yīng)條件下，即：對(duì)氨基苯甲酸 1.37 g，無水乙醇 8.8 mL，催化劑殼聚糖硫酸鹽 0.5 g，微波輻射為功率 300 W，反應(yīng) 10 min，后處理后收率達(dá)83.6%。相關(guān)文獻(xiàn)[9]報(bào)道的方法，即：采用殼聚糖硫酸鹽作為催化劑，通過傳統(tǒng)加熱方式，回流溫度 65 ℃ 下回流 4 h，經(jīng)后處理后收率達(dá)82.4%。兩種加熱方式的比較見表1。

由表1看出，微波輻射加熱法相對(duì)于傳統(tǒng)加熱方式，具有投料比低，反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)率高等優(yōu)點(diǎn)。

表1 傳統(tǒng)加熱方式與微波加熱方式的比較

2.5 催化劑使用次數(shù)收率的影響

在上述的反應(yīng)條件下，考察催化劑連續(xù)使用次數(shù)對(duì)該反應(yīng)收率的影響，具體情況見表2。

由表2看出，通過對(duì)殼聚糖硫酸鹽使用次數(shù)的測(cè)試中，允許誤差存在的前提下，維持收率在80%以上的次數(shù)在3次，使用次數(shù)達(dá)到6次時(shí)，收率仍然能維持在75%以上，說明該催化劑化學(xué)性能較穩(wěn)定，催化效果明顯，連續(xù)使用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

表2 催化劑使用次數(shù)對(duì)收率的影響

3 結(jié)論

本文通過自制的殼聚糖硫酸鹽作為催化劑，利用微波輻射加熱替代傳統(tǒng)的加熱方式，催化合成出對(duì)氨基苯甲酸乙酯。通過對(duì)反應(yīng)條件的優(yōu)化，最終確定了最優(yōu)的反應(yīng)條件為：對(duì)氨基苯甲酸 1.37 g，無水乙醇 8.8 mL，催化劑殼聚糖硫酸鹽 0.5 g，微波輻射功率 300 W，輻射反應(yīng) 10 min，收率為83.6%。產(chǎn)品通過紅外光譜及熔點(diǎn)表征，與目標(biāo)產(chǎn)物完全一致。本文方法不僅大大縮減了反應(yīng)時(shí)間，降低了投料比低，同時(shí)，自制的酯化催化劑可以重復(fù)利用，減少了催化劑對(duì)設(shè)備的腐蝕以及對(duì)環(huán)境的污染，提高了催化效率。