咪唑的合成工藝改進(jìn)

第04期咪唑的臺戰藝改進(jìn)科研開(kāi)發(fā)咪唑的合成工藝改進(jìn)錢(qián)永楊海'王建軍吳磊(·州科技大化學(xué)':牛物程⑦院,江蘇蘇州315}:讓L省環(huán)功能材枓點(diǎn)實(shí)驗長(cháng)。江蘇蘇州215摘要:在實(shí)驗模!改逃隊唑傳統生產(chǎn)匚藝中從水溶液興真瘋制取燉的后畏取藝。采川氯仿?tīng)稳『蟪貉嘀频眉儍魰煯a(chǎn):通過(guò)縮點(diǎn)測定。元分析和外譜等下段宀儡結構遇行了長(cháng)徊和確定蝌究了料摩爾配比,反應溫度,反應時(shí)問(wèn)、暾削體積總用量及取級數等釜件對咪收半的影響。得到在n硫酸胺n醛:n乙二酸0.9:105:1.反應溫度887,反旋時(shí)間6h,V氯傷總用量;濾液-30及舉的最什條件下球嘩的收半可以從傳統牛產(chǎn)藝的4550%左有鋁高到98關(guān)鍵詞:合成;味嗎:各取;E藝改進(jìn)中圖分類(lèi)號:T02523文獻標識碼:A文章編號:T1672-811402012)04449-041引言酸銨→反應釜→攪拌加熱(85-88℃保溫4h)→冷卻咪唑是重要的精細化丁原料和中間體,有著(zhù)廣泛(至50-60℃)→石灰水中和(pH>10)→加熱排氨用途。目前主要用于環(huán)氧樹(shù)脂固化劑,用量占90%以(85~90℃,>lh)→過(guò)濾→濾液減壓蒸水→高真空蒸上。隨著(zhù)雜環(huán)化學(xué)的迅速發(fā)展,咪唑及其衍生物在醫餾得咪唑(120-150℃kPa餾分)。該法由于有硫酸鈣藥合成、農藥殺菌劑、配位化學(xué)和生物無(wú)機化學(xué)等方的固廢污染、高真空蒸餾能耗大、咪唑收率(45%左面受到日益廣泛的重視,咪唑及其衍生物生成的配合右)和產(chǎn)品質(zhì)量不盡如人意等問(wèn)題,出現過(guò)一些改進(jìn)物在分子催化、光電功能材料、比色分析、除草劑、方法如異丙醚萃取的后提取工藝、烏洛托品代替甲醛分子識別、自組裝、抗腫瘤藥物及核酸探針等領(lǐng)域有的合成方法、氨水取代硫酸銨的合成T藝、草酸銨代著(zhù)廣闊的發(fā)展前景"2.別。因此,咪唑的制備合成非常替硫酸銨的方法等。改進(jìn)方法雖然有可能在咪唑的重要率和質(zhì)量方面有一定的提高,但都需要高真空蒸餾的咪唑的合成方法主要有:①乙二醛與甲醛、硫工藝條件,工業(yè)上酸銨反應環(huán)合后氫氧化鈣中和法;②鄰苯二胺與甲酸常因很難達到高真空而不得不提高蒸餾溫度,而生成苯并咪唑,再經(jīng)雙氧水氧化脫酸法;③溴乙醛咪唑對熱敏感在高溫下易結焦變質(zhì),造成咪法;④腈類(lèi)合成法;⑤酒石酸法,等。這些方法普唑的收率和質(zhì)量有所下降。同方法①相比,上遍存在固廢等環(huán)境污染嚴重、產(chǎn)品收率和質(zhì)量水平較述其他方法有些需要更加復雜的工藝路線(xiàn),有些需要低的問(wèn)題,收率一般不超過(guò)50-60%。咪唑的傳統工消耗比較昂貴或者易燃易暴的原料如異丙醚,因此適業(yè)生產(chǎn)方法①的工藝流程如下:乙二醛、甲醛、硫合工業(yè)生產(chǎn)的不多,目前T業(yè)生產(chǎn)上主要應用的仍然是乙二醛環(huán)合中和法①。針對方法①的存在的咪唑后提取問(wèn)題,我們研究選用化學(xué)性質(zhì)比較穩定、水中溶解度小、易于蒸餾循環(huán)使用的氯仿直接從傳統工藝過(guò)濾水溶液屮把咪唑萃取出來(lái),然后常壓蒸餾制取純凈咪唑中國煤化工件對產(chǎn)品收率的影響CNMH并降低生產(chǎn)成本,作者簡(jiǎn)介:錢(qián)永(190-),男.博1,副教授,碩1生導師主要從事細有機合成與污染控制化學(xué)研究為建奠定基礎化工中間懷Chenmical Interned012年第04期HO +H(Ho ++soC HCIS21450圖1咪噎的制備路線(xiàn)wA/ rM地0e圖2咪咝產(chǎn)品()和咪唑標準品(b)的紅外語(yǔ)圖2實(shí)驗部分式,通過(guò)改變甲醛和硫酸銨用量以及反應時(shí)間和溫度21實(shí)驗藥品與儀器考察原料摩爾配比、反應時(shí)間和反應溫度等合成條件化學(xué)藥品:乙二醛(40)、甲醛(37%)、硫酸對咪唑總收率的影響。恒定合成條件,考察氯仿用量銨、氫氧化鈣、氯仿均為國產(chǎn)分析純試劑。及萃取級數對產(chǎn)品總收率的影響。主要儀器:sCW-4顯微熔點(diǎn)儀,上海;24產(chǎn)物的元素分析和紅外光譜表征Elementar Vario EL-Ⅲ型元素分析儀,德國; Spectrum產(chǎn)品中C、H、N的元素分析釆用燃燒法測定;通BXⅡ型傅里葉變換紅外光譜儀,美國。過(guò)采用IR(溴化鉀壓片法)測試純咪唑標準品和合成22咪唑的合成和提取路線(xiàn)產(chǎn)品來(lái)確定合成產(chǎn)品的分子結構23咪唑的合成、萃取及其影響因素研究3結果與討論在250m的三口瓶中加入15g質(zhì)量分數為40%的乙3.1產(chǎn)物結構表征和確定二醛(0.1034mol)及以乙二醛為基準按預定摩爾比計由于咪唑的結構和組成比較簡(jiǎn)單,本文只做了熔算的甲醛和硫酸銨,攪拌,加熱到預定反應溫度,保點(diǎn)測試、元素分析和紅外分析,但足以表征和確定其溫回流反應到預設時(shí)間。然后冷卻至50-600°,用石灰分子結構。合成產(chǎn)品熔點(diǎn)測定結果為8990℃(文獻水中和至pH值達10以上,升溫至88-900C,排氨2h稍值:90-91℃)。合成產(chǎn)品的元素分析C3H4N2理論冷,過(guò)濾,濾餅用熱水洗滌。將洗液與濾液合并成萃值%實(shí)測值%)]:C,5293(52.84);N,41.15(41.09);取濾液,用濾液體積·定倍數的氯仿進(jìn)行萃取,如果H,592(5.79)。圖2(a)和(b)分別為合成產(chǎn)品和分析純咪是分級萃取將各級萃取相合并蒸餾回收氯仿,同時(shí)萃唑標中國煤化工ˉ物與標準品紅外光取相蒸餾到近干時(shí)會(huì )析出咪唑晶體,稍冷,過(guò)濾得到譜非CNMHG分析和紅外分析結無(wú)色咪唑晶體。恒定萃取劑用量和等體積三級萃取方果,司以;mL純凈的咪唑。味唑的合成T藝改進(jìn)32合成條件對咪唑收率的影響(3)在n硫酸胺:甲醛:乙醛=0.95:1.05:1,其在恒定氯仿總體積用量為3倍濾液體積和等體積三它條件不變的條件下,考察反應溫度對產(chǎn)品收率的影級萃取的條件下,考察了乙二醛、甲醛、硫酸胺等原響,結果發(fā)現溫度在84℃以下基本不反應,收率低于料的摩爾配比、反應溫度、反應時(shí)間等合成條件對產(chǎn)20%,反應溫度高于89℃后在反應一段時(shí)間后,反應品總收率的影響液顏色很容易變深變黑、有部分炭化,后續的提純變(1)在乙二醛用量15g01034ml,n乙.醛n甲醛得較為復雜,對最終產(chǎn)品的色澤有一定影響,也影響=l:1,反應溫度85-86℃,反應時(shí)間5h,考察硫酸銨用咪唑的產(chǎn)品質(zhì)量、在86-87℃條件下反應,可以獲得量對產(chǎn)率的影響,結果如圖3:由圖可見(jiàn)在實(shí)驗條件596%的收率。下,硫酸銨與乙二醛用量摩爾比為095:1的時(shí)候收率最(4)在乙二醛、甲醛及硫酸銨摩爾比為n硫酸胺:n高為591%。更低的摩爾比對應較低的收率可能是由于甲醛n乙二醛=0.95:1.05:1,反應溫度控制在86-8℃其硫酸銨作為一種反應原料用量低于計量比不足引起的它條件不變的條件下,考察反應時(shí)間對產(chǎn)品收率的影而硫酸銨用量等于或超過(guò)計量比時(shí)產(chǎn)率也會(huì )降低,這可晌,結果如圖5。由圖可見(jiàn)反應到6小時(shí)后產(chǎn)品收率基能是因為過(guò)多的硫酸銨會(huì )導致后續氫氧化鈣中和時(shí)候產(chǎn)本穩定在597-59.8%。因此生產(chǎn)過(guò)程中反應回流時(shí)向在生更多的固體殘渣會(huì )造成更多的咪唑損失6-7小時(shí)即可達到最大產(chǎn)品收率。58.585756.555.503圖4反應時(shí)間對產(chǎn)品收的影響圖3硫酸銨用量對產(chǎn)品收率的影響(2)在n硫酸胺:n乙二醛=0.95:1,其它條件不變33萃取劑用量及萃取方式對咪唑收率的影響的條件下,考察甲醛用量對咪唑收率的影響,結果如在n硫酸胺:n甲醛n乙二醛=0.95:1.05:1,反應溫度圖4。由圖可見(jiàn)甲醛用量以乙二醛為基準摩爾比為105控制在86-87℃,反應時(shí)間為6h的條件下,考察萃取劑時(shí)咪唑收最高達到53不同用量(氯仿用量總體積與濾液體積比)及萃取操作方式(單級和等體積二級及三級萃取)對產(chǎn)品收率的影響,結果如表1。對于產(chǎn)品收率等體積三級萃取的59.2萃取方式明顯優(yōu)于單級和二級萃取。在氮仿總體積用量為濾液體積30倍時(shí),等體積三級萃取的產(chǎn)品收率最高,可以達到598%。單級萃取效率較低,在氯仿用量較大的情況下采用單級和二級萃取不僅產(chǎn)品收率較低,蒸餾過(guò)程還會(huì )帶來(lái)不必要的熱能消耗,因此單級萃取不可取095中國煤化工圖4甲醛用量對產(chǎn)品收車(chē)的影響H離CNM不唑后再常壓蒸餾分1乙,凹.L業(yè)生產(chǎn)方法的高真化工中間體Chenmical intermediate2012年第04期表1氯仿體積用量及萃取級數對產(chǎn)品收率(%)的影響V合:V壤1.5:1241273033單級46.645945.845.7454萃取級數二級49853853.553.2529三級51555.456.759858.5空蒸餾生產(chǎn)工藝相比,可以克服真空度很難保障以及教育出版社,2005。較低的產(chǎn)品收率和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題。實(shí)驗室規模上研究2伍曉春。咪唑類(lèi)化合物的合成與應用研究精細與專(zhuān)用化學(xué)萃取劑氯仿用量、萃取級數以及合成反應條件對產(chǎn)品品,2010,18(7):51-55。收率的影響,得到在n殿n甲nw=095:1.05:1、反應3]李焱,馬會(huì )強,王玉爐。苯并咪唑及其衍生物合成與應用研究進(jìn)溫度86-87℃、反應時(shí)間為6h、V分:V姨液=30:1以及展門(mén)。有機化學(xué),2008,28(2):210-217級萃取的條件下,咪唑的收率可以從傳統生產(chǎn)方法的4段行信。實(shí)用精細有機合成手冊M北京:化學(xué)工藝出版社,45-50%左右提高到最大收率59.8%,表明該方法具有良好的工業(yè)應用前景。5]任軍,朱順鑫。咪唑合成新T藝門(mén)?；瘜W(xué)世界,199,38(8):參考文獻]刑其毅、裴偉偉、徐瑞秋、裴堅?；A有機化學(xué)M。北京:高等Process Improvement on the synthesis of ImidazoleQian long Yang Hai Wang Jianjun, Wu Lei( School of Chemical and Biological Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215011, Jiangsu, China;2 Jiangsu Key laboratory of Environmental Functional Material, Suzhou 215009, Jiangsu, China)Ahstract: The process improvement on the production of imidazole through chloroform extraction and then ambientpressure distillation has been carried out under lab-scale to solve the high-vacuum distillationm of imidazole aqueoussolution in the conventional production process. The extracted imidazole with this pmcess was characterized and confirmed bymelt point test, elemental analyses and FT-IR spectrum. The impacts of sorne reaction and operation factors including reactantmole proportions, reaction temperature and reaction time, amount of chloroform and extraction stages on the total yield ofidazole were investigated roundly in this work. The results showed that the total yield of imidazole can be improved to urImaximum 9.81, frn 453. ro in the tradlitional produetion prees中國煤化工nallelvdlenGlvoxal-0.9 1.00: 1. reaction temperature 8i-87C. reaction tine fh, v ChlorCNMHGMey worls: synthesis, imidazole extraction. proress imprmener