2-甲基-5-硝基咪唑的合成研究

馮玉鋮 冀朝陽 秦曉東 溫波

摘要：本文研究的是2-甲基-5-硝基咪唑的合成問題。通過介紹2-甲基咪唑、2-甲基-5-硝基咪唑的試驗(yàn)原理和操作，以及精制2-甲基咪唑和2-甲基-5-硝基咪唑，并對(duì)因素進(jìn)行研究，確定最佳合成條件。

關(guān)鍵詞：2-甲基-5-硝基咪唑2-甲基咪唑中間體

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 2-甲基咪唑的合成

1.1.1 實(shí)驗(yàn)原理 乙醛，乙二醛與碳酸氫銨的環(huán)合反應(yīng)[1]。

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1.1.2 實(shí)驗(yàn)操作 碳酸氫銨17.7g，水10ml加入三口燒瓶，用鐵架臺(tái)固定于磁力加熱攪拌器上，反應(yīng)15min，碳酸氫銨完全溶于水后，冷卻燒瓶。取13.5g乙二醛和12g乙醛充分混合，在冷卻中滴加混合液。滴加完畢，在室溫下攪拌反應(yīng)2h。升溫至50℃，并恒溫0.5h后，取下三口燒瓶，將溶液轉(zhuǎn)至圓底燒瓶中，經(jīng)濃縮至干，得2-甲基咪唑。

1.2 2-甲基-5-硝基咪唑的合成

1.2.1 實(shí)驗(yàn)原理 2-甲基咪唑與濃硫酸和濃硝酸在催化劑的作用下生成2-甲基-5-硝基咪唑[2]。

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1.2.2 實(shí)驗(yàn)操作 取5.4ml濃硫酸，加入三口燒瓶，加入攪拌子，固定在加熱攪拌器上攪拌，加入4g2-甲基咪唑，加入2g硫酸鈉，攪拌下加熱升溫。溫度升至150~160℃時(shí)緩慢滴加4ml濃硝酸。滴加完畢，繼續(xù)攪拌1h。反應(yīng)結(jié)束，先取出漏斗，再停止加熱，溫度降至140℃以下時(shí)，加入10ml水，取下三口燒瓶放入冷水中冷卻至室溫。將反應(yīng)液從三口燒瓶轉(zhuǎn)移至燒杯，用氨水調(diào)節(jié)其pH值至3.5~4，趁熱過濾、水洗、烘干，得2-甲基-5-硝基咪唑。

1.3 2-甲基咪唑和2-甲基-5-硝基咪唑的精制

1.3.1 實(shí)驗(yàn)原理 2-甲基咪唑溶于水，可將2-甲基咪唑溶于水，在蒸發(fā)器上濃縮。2-甲基-5-硝基咪唑呈兩性，溶于無機(jī)強(qiáng)酸，用濃鹽酸溶解2-甲基-5-硝基咪唑，用氨水調(diào)節(jié)pH值，使2-甲基-5-硝基咪唑析出晶體，以達(dá)到分離提純的目的[3]。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)操作 取粗品2-甲基咪唑適量加入圓底燒瓶，向燒瓶中加入適量水以完全溶解2-甲基咪唑。將圓底燒瓶置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上減壓蒸發(fā)，將2-甲基咪唑再次濃縮。取1g2-甲基-5-硝基咪唑粗品加入燒杯中，向燒杯中加入10ml濃鹽酸，往燒杯里慢慢邊攪拌，邊滴加氨水調(diào)節(jié)pH值，經(jīng)烘干，控制80℃溫度，得淡黃色結(jié)晶體。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)時(shí)間的影響 2-甲基咪唑產(chǎn)量如表2.1.1所示：最佳反應(yīng)時(shí)間為2h。

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2-甲基-5-硝基咪唑產(chǎn)量如表2.1.2所示：最佳反應(yīng)時(shí)間為1h。

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2.2 反應(yīng)溫度的影響 2-甲基咪唑產(chǎn)量根據(jù)表2.2所示：其最佳溫度在30℃。

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另外，硝化溫度對(duì)于硝化產(chǎn)物異構(gòu)體的生成比例也有影響。實(shí)驗(yàn)由于沒有移出熱，所以硝化溫度為150~160℃。

2.3 原料配比的影響 2-甲基咪唑產(chǎn)量如表2.3所示：乙醛與乙二醛的最佳摩爾比為1.2:1。

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2.4 混酸配比的影響 2-甲基-5-硝基咪唑產(chǎn)量如表2.4所示：2-甲基-5-硝基咪唑的產(chǎn)量隨著硫酸含量的增高而提高。當(dāng)硫酸過量時(shí)，產(chǎn)物分離提純變得困難[4]。

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3 結(jié)論

乙醛、乙二醛與碳酸氫銨反應(yīng)生成2-甲基咪唑，再將2-甲基咪唑與濃硫酸和濃硝酸組成的混酸在150~160℃下硝化反應(yīng)得2-甲基-5-硝基咪唑。其中，2-甲基咪唑的合成反應(yīng)適宜的反應(yīng)溫度為30℃，適宜的反應(yīng)時(shí)間為2h，乙醛、乙二醛摩爾比為1.2:1。2-甲基-5-硝基咪唑的合成反應(yīng)適宜的溫度為150~160℃，適宜的反應(yīng)時(shí)間為1h，適宜的混酸配比為1:2.1。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳立功，王東華，宋傳君等.藥物中間體合成工藝[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2001.5.

[2]陳先明，段長(zhǎng)生，胡寶妹.2-甲基-5-硝基咪唑的性質(zhì)、合成與應(yīng)用[J].湖北化工.1993.2.

[3]楊世昕.2-甲基-5-硝基咪唑酸堿兩性解離常數(shù)的測(cè)定[J].華西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào).1999.3.

[4]韓長(zhǎng)日，宋小平.精細(xì)有機(jī)中間體制造技術(shù)[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2004.2.