肟基苯乙酮合成工藝優化研究

摘要：以亞硝酸鈉、甲醇、濃硫酸和苯乙酮為原料，氫氧化鈉為催化劑通過兩步反應合成了肟基苯乙酮。通過正交試驗確定最佳合成的工藝條件是亞硝酸鈉∶甲醇∶濃硫酸∶苯乙酮＝０．８∶１.0∶０．５∶１.0（摩爾比），催化劑的用量１０ ｍＬ （１．２ ｍｏｌ／Ｌ），反應溫度５ ℃。產品的總收率８３．１％，純度９９．０％。試驗的分析結果表明，反應溫度是反應的主要影響因素。

關鍵詞：肟基苯乙酮；合成；優化工藝；正交試驗

中圖分類號：ＴＱ２４４.2文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）22－4612-02

Optimization of Synthesis Technology of Oximido-acetophenone

ＺＨＵ Ｐｉｎｇ－hｕａ，ＣＨＥＮ Ｗｅｎ－ｂｉｎ

（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｈｕａｉｈａｉ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｌｉａｎｙｕｎｇａｎｇ ２２２００５， Ｊｉａｎｇｓｕ， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｏｘｉｍｉｄｏ－ａｃｅｔｏｐｈｅｎｏｎｅ waｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ ｆｒｏｍ ｓｏｄｉｕｍ ｎｉｔｒｉｔｅ， ｍｅｔｈａｎｏｌ， ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ ｓｕｌｐｈｕｒｉｃ ａｃｉｄ ａｎｄ ａｃｅｔｏｐｈｅｎｏｎｅ ｗｉｔｈ ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ ａｓ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔ ｂｙ ｔｗｏ ｓｔｅｐｓ ｒｅａｃｔｉｏｎ． Ｂｅｓｔ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ｂｙ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ． Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ were ａｓ ｆｏｌｌｏｗs ｔｈｅ amount ｒａｔｉｏ ｏｆ ｓｏｄｉｕｍ ｎｉｔｒｉｔｅ， ｍｅｔｈａｎｏ， ｓｕｌｆｕｒｉｃ ａｃｉｄ and ａｃｅｔｏｐｈｅｎｏｎｅ was ０．８∶１.0∶０．５∶１.0； ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃａｔａｌｙｓｔ ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ waｓ １０ ｍＬ（１．２ ｍｏｌ／Ｌ）， ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ waｓ ５ ℃． Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｙｉｅｌｄ ratio ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｔｓ waｓ ８３．１％， ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ waｓ ９９．０％． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ waｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｏｘｉｍｉｄｏ－ａｃｅｔｏｐｈｅｎｏｎｅ； ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ； ｏｐｔｉｍｕｍ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ； oｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ

肟基苯乙酮是一種重要的農藥中間體，可以用來合成肟酯類化合物［１，２］。此類化合物常具有殺蟲活性，有的也具有殺真菌、殺病毒及除草活性，如滅多威（Ｍｅｔｈｏｍｙ１）、辛硫磷（Ｐｈｏｘｉｍ）、棉鈴威（Ａｌａｎｙｃａｒｂ）及韓樂天（Ｐｙｒｉｂｅｎｚｏｘｉｍ）等均為高活性農藥品種［３－６］。其合成受到溫度、反應時間、催化劑用量等諸多因素的影響［７］。而正交試驗法是一種研究多影響因素的有效方法，在科研中被廣泛采用［８］，但其在肟基苯乙酮合成中的應用文獻報道較少。

本試驗采用Ｌ９（３）３正交試驗研究各因素對肟基苯乙酮合成的影響，從而找出最佳的合成工藝條件。

１材料與方法

１．１試劑及儀器

亞硝酸鈉、甲醇（上海試劑公司），苯乙酮（上海試劑一廠），乙醚（徐州溶劑廠），試劑均為ＡＲ級。

紅外光譜儀（天津市港東科技發展有限公司），數字熔點儀（上海精密科學儀器有限公司），ＰＥ２４００型元素分析儀、ＷＧＨ－３０／６型雙光束紅外分光光度計（天津市港東科技發展有限公司）。

１．２正交試驗設計

采用兩步法合成肟基苯乙酮，反應式：

ＮａＮＯ２＋ＭｅＯＨ＋Ｈ２ＳＯ４ＭｅＯＮＯ＋Ｎａ２ＳＯ４；

Ｃ６Ｈ５ＣＯＣＨ３＋ＭｅＯＮＯ Ｃ６Ｈ５ＣＯＣＨ＝ＮＯＨ＋ＭｅＯＨ

在此基礎上，為了確定反應的最佳工藝條件，選用三水平三因素Ｌ９（３）３的正交試驗表，對影響反應得率的主要因素如反應溫度、原料的摩爾比、催化劑的量等做了大量的預試驗，由此確定其合成的最佳工藝試驗方案（表１）。

１．３試驗步驟

１）亞硝酸甲酯的制備。稱取亞硝酸鈉２０．７ ｇ， 甲醇１２．９ ｇ和去離子水３０ ｇ加入２５０ ｍＬ的三口燒瓶，冰水浴，滴加１４．７ ｇ濃硫酸，２０ ｍｉｎ左右滴完，產生的亞硝酸甲酯氣體進入下一步反應。

２）肟基苯乙酮的合成。稱取苯乙酮２５．２ ｇ，乙醚６０ ｇ，倒入２５０ ｍＬ三口燒瓶，冰水浴，邊攪拌邊加入１．２ ｍｏｌ／Ｌ氫氧化鈉１０ ｍＬ，冷卻到０ ℃，攪拌１５ ｍｉｎ左右，在液面下通入試驗步驟１）產生的亞硝酸甲酯，通過通入速度控制反應溫度低于１０ ℃，反應３５ ｍｉｎ左右，保溫（０～１０ ℃）１ ｈ，反應結束。在分液漏斗中分層，分離出的下層溶液用３２％的鹽酸酸化，抽濾，干燥得到黃色-白色晶體。

１．４產品分析

１）產物經測定熔點為１２７～１２８ ℃。

２）產物經高效液相色譜分析純度９９．０％。

３）元素分析為Ｃ８Ｈ７ＮＯ２，實測值（計算值）分別為ｗ（Ｃ）＝６４．４０（６４．４３），ｗ（Ｈ）＝４．７５（４．７０），ｗ（Ｎ）＝９．３２（９．４０）。

４）紅外光譜分析測試結果（圖１）如下（溴化鉀壓片法）３ ０８５，３０４０ ｃｍ－１（Ａｒ－Ｈ），２９５０，２９１０ ｃｍ－１（Ｃ－Ｈ），１ ４８０ ｃｍ－１（Ｃ＝Ｎ），１ ７０４ ｃｍ－１（－Ｃ＝Ｏ），９７５ ｃｍ－１（Ｎ－Ｏ）。

２結果與分析

２．１Ｌ９（３）３相關因素正交試驗

以肟基苯乙酮的產率為主要考察目標考察正交試驗結果，產率越高越好。試驗結果（表２）可見最佳條件為Ａ２Ｂ３Ｃ１，即原料摩爾比為０．８∶１.0∶０．５∶１.0，催化劑的用量為１０ ｍＬ（１．２ ｍｏｌ／Ｌ），反應溫度為５ ℃。在此條件下產物的最高得率為８３．１％。

２．２各反應因素的影響與最佳方案的選擇

各處理組合的極差分別為：原料摩爾比（ＲＡ）１．３，催化劑用量（ＲＢ）０．８，反應溫度（ＲＣ）２．３，它們之間的關系為ＲＣ＞ＲＡ＞ＲＢ。可以看出３因素中Ｃ因素即反應溫度對產率的影響最大，為主要影響因素，其次是原料摩爾比。將該組合方案重復３次試驗，反應物得率在８２％～８３％之間，具有良好的重現性。

３結論

通過Ｌ９（３）３正交試驗的方法對兩步合成肟基苯乙酮的工藝進行優化，找到了反應的主要影響因素，并得到了最佳工藝條件：原料摩爾比為０．８∶１.0∶０．５∶１.0，催化劑的用量為１０ ｍＬ（１．２ ｍｏｌ／Ｌ），反應溫度５ ℃。試驗的數據分析結果表明，反應溫度是產物得率的主要影響因素。

參考文獻：

［１］ ＢＵＬＬ Ｍ Ｊ ，ＤＡＶＩＥＳ Ｊ Ｈ ，ＳＥＡＲＬＥ Ｒ Ｊ Ｇ ，ｅｔ ａｌ． Ａｌｋｙｌ ａｒｙｌ ｋｅｔｏｎｅ ｏｘｉｍｅｏ－ｅｔｈｅｒｓ ａ ｎｏｖｅｌ ｇｒｏｕｐ ｏｆ ｐｙｒｅｔｈｒｏｉｄｓ［Ｊ］．Ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ Sｃｉｅｎｃｅ ，１９８０（１１）：２４９－２５６.

［２］ 程志明．新型氨基肟類擬除蟲菊酯的合成和殺蟲活性［Ｊ］．農藥，１９９２，31（４）：２５１－２６１．

［３］ ＫＡＴＳＵＭＩ Ｎ，ＫＡＴＳＵＹＡＭＡ Ｎ，ＫＡＣＩＹＡ，ｅｔ ａｌ． Ｎｅｗ ｉｎｓｅｃｔｉｃｉｄａｌ ｐｙｒｅｔｈｒｏｉｄ－ｌｉｋｅ ｏｘｉｍｅｓ［Ｊ］． Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１９８０（１）：５６-６４．

［４］ 黃潤秋，孫建宇，馬軍安，等．取代苯甲醛肟羧酸酯的合成及生物活性研究Ⅰ－取代苯甲醛肟二氯菊酸酯的合成及生物活性［Ｊ］．應用化學，１９９８（１）：３１２-３１５．

［５］ 胡尚慧，ＳＡＤＤ Ｍ ，ＭＲＬＩＮＡ Ｇ．α－氰基甲酮肟Ｎ－甲基氨基甲酸酯的合成［Ｊ］．農藥，１９９６，３５（２）：２６-３１．

［６］ 郭佃順，黃汝騏，高蓉華，等． 殺蟲劑磷亞威的合成研究［Ｊ］．農藥，１９９４，３３（４）：８．

［７］ 張一賓，楊慧． 具有肟醚結構農藥的開發概況及前景［Ｊ］．江蘇農藥，２０００，６（２）：８－１１．

［８］ 馬虹．化學實驗技術（Ⅱ） ［Ｍ］．北京：化學工業出版社，２００２．