胡椒環(huán)的合成工藝研究

單紹軍 梁碧儀 何志利

(1.廣東藥科大學 醫(yī)藥化工學院，廣東 中山 528458；2.廣東省化妝品工程技術研究中心，廣東 中山 528458)

胡椒環(huán)的化學名為1,3-苯并二氧唑，是合成農藥增效劑胡椒基丁醚、藥物黃連素的重要中間體，而且可以通過在其苯環(huán)和亞甲基上引入各種不同的基團，衍生出一系列的高附加值的精細化學品[1]。由于社會發(fā)展的需要，以植物精油為起始原料的制備胡椒環(huán)技術越來越受到生態(tài)資源保護的限制，研究開發(fā)以石油化工產品為原料的化學全合成工藝越來越受人們的重視。

國內外對胡椒環(huán)的合成研究比較多，比較常見的有以鄰苯二酚與二氯甲烷為原料合成胡椒環(huán)，主要利用選擇性較強的3,2-烷基氨基甲烷有機堿作為催化劑促進閉環(huán)反應的進行，但是沒有介紹收率，這種方法因為催化劑的成本較高不適合工業(yè)生產[2]。賀全國[3]用苯二酚和二氯甲烷為原料，以芐基三乙基氯化銨為催化劑，反應收率達到88%，不過同樣存在催化劑成本高的問題。董新榮等[4]用二甲亞砜為溶劑，沒有使用催化劑，產品收率為58%，這個方法不僅收率低，達不到工業(yè)化要求，而且二甲亞砜的沸點與胡椒環(huán)的沸點相近不易處理。

本文以鄰苯二酚和二氯甲烷為原料合成胡椒環(huán)，對現有工藝進一步進行研究，通過研究溫度、反應時間和反應物配比對產品收率的影響得到最優(yōu)工藝條件，提高反應收率，從而降低生產成本，其合成路線如下：

1 實驗部分

1.1 主要藥品和儀器

藥品：鄰苯二酚(AP)、二甲亞砜(AR)、二氯甲烷(AR)、碳酸鉀(CP)等。

儀器：Advance 500核磁共振波譜儀(瑞士Bruker 公司)等。

1.2 胡椒環(huán)的合成

將48 g二甲亞砜與17 g(0.2 mol)二氯甲烷一起加入到250 mL燒瓶中, 然后加熱到120 ℃，接著將溶于24 g二甲亞砜的11 g(0.1 mol)鄰苯二酚和溶于15 g水的16 g(0.12 mol)碳酸鉀混合后，在滴液漏斗中2 h內滴加完，然后再反應5 h，結束，冷卻，過濾，蒸出三元共沸物，常壓回收二氯甲烷，最后收集沸點為173～175 ℃的餾份，得胡椒環(huán)11.0 g(0.09 mol)，收率為90%，1H NMR(500 MHz，CDCl3) δ: 6.91 (d, 2H), 6.84 (d, 2H), 5.98 (s, 2H)。

2 結果與討論

2.1 反應溫度對產率的影響

用相同的物質的量比、反應時間，以反應溫度分別為90、100、110、120及130 ℃這五個梯度進行實驗，得出的結果如表1。

表1 反應溫度對產率的影響Table 1 the effect of reaction temperature on the yield

從表1可以看出，改變反應溫度，產率會隨著溫度的升高而增加，其中在120 ℃下產品的產率可達到90.0%，說明提高溫度有利于反應的進行。從可操作性及安全性的角度考慮，過高的溫度較難穩(wěn)定控制，在產率達到90%以上的前提下選擇實驗溫度為120 ℃最適宜。

2.2 反應時間對產率的影響

用固定摩爾比、及反應溫度等，以反應時間分別為3，4，5，6 h以及7 h的梯度進行實驗，得出的實驗結果如表2。

由以上表2可知，在僅改變反應時間的實驗條件下，胡椒環(huán)的產率3 h～5 h的反應時間內一直增加；而反應時間超過5 h后，產率基本不發(fā)生改變，實驗表明，胡椒環(huán)的反應時間在5 h為宜。

表2 反應時間對產率的影響Table 2 the effect of reaction time on the yield

2.3 摩爾比對產率的影響

固定反應時間及溫度等實驗條件，即在120℃下反應5h，改變反應物鄰苯二酚與二氯甲烷的摩爾比，得出摩爾比對產率影響的結果如表3。

表3 鄰苯二酚與二氯甲烷摩爾比對產率的影響Table 3 the effect of n( catechol):n(dichloromethane ) on the yield

從表3可以看出，胡椒環(huán)的產率在物質的量比1∶1～1∶2范圍內逐漸增加，超過1∶2的物質的量比產率變化不大，說明在相同的反應時間內，再增大二氯甲烷的用量對反應產率的提高并沒有太大的幫助，考慮到成本因素，故用1∶2的物質的量比進行實驗最為合適。

3 結 論

本文提出以鄰苯二酚和二氯甲烷為原料合成胡椒環(huán)，二甲亞砜為溶劑，碳酸鉀為堿，并通過研究溫度、反應時間和反應物配比對產品收率的影響得到最優(yōu)工藝條件，該工藝具有產品收率高，達到90.0%，無污染等特點，具有較好的應用前景。

[1] 楊濤,趙匡民,蔣文偉.胡椒環(huán)合成的研究進展[J].廣東化工,2012, 39(9): 14～15.

[2] 楊志勇,劉智凌,劉漢文 等.胡椒環(huán)的合成研究[J].精細與專用化學品,2011, 19(5): 23～26.

[3] 賀全國,劉正春,周靈君 等.從鄰苯二酚合成3,4-亞甲二氧基苯甲醇[J].應用化學,2003, 20(3): 281～283.

[4] 董新榮,李輝,楊建奎.胡椒環(huán)的合成[J].化工技術與開發(fā),2006, 35(1): 7～9.