芳香胺和酚的溴化新工艺探讨

2022-09-11

引言:随着化工业的发展, 化工生产工艺得到不同的改进和提升, 芳香类化合物和酚类化合物是化工生产中的化工产品, 在芳香类化合物和酚类化合物合成中, 合成工艺不断的提升, 产生了新的工艺。本文就针对N-溴丁二酰亚胺对芳香胺和酚的溴化新工艺产生的影响进行分析研究。

一、芳香胺和酚的溴化新工艺的实验分析

在化工生产中芳香化合物的溴化反应, 是最为广泛的反应之一, 其中芳香胺的溴化反应非常的快, 在常温的环境下, 就可以产生多溴化合物, 以及其他类型的化合物为了研究芳香胺和酚的溴化新工艺, 采用等摩尔量的N-溴丁二酰亚胺, 对芳香胺和酚进行选择性的溴化, 芳香胺和酚的溴化反应产率在92%~98%之间。采用2:1的摩尔比N-溴丁二酰亚胺与芳香胺和酚进行溴化反应, 反应的产率在90%~97%之间。N-溴丁二酰亚胺对芳香胺和酚进行的溴化反应, 不需要有催化剂[1]。

溴对人的眼睛有强烈的刺激作用, 在溴化反应中, 溴原子的利用率非常低, 只有50%左右, 该反应不仅有一定的危险性, 还会在成严重的排放污染。直接使用HBr和H2O2尽心溴化反应, 尤其是芳香胺的溴化反应, 需要使用大量的溴化剂, 选择性较差, 为此使用N-溴丁二酰亚胺 (NBS) 作为芳香胺和酚溴化的溴化剂, 此时的化学反应需要在酸性的环境或许碱性环境中进行, 有的反应还需要光照, 但是使用N-溴丁二酰亚胺作为芳香胺和酚的溴化反应的溴化剂, 溴原子的利用率为100%, 操作相对的简单[2]。为了研究N-溴丁二酰亚胺对芳香胺和酚溴化进行研究, 本文采用5种芳香胺和3种酚, 进行溴化反应, 本次研究中的溴化反应不需要酸性或者是碱性的环境以及光照, 有非常高的选择性, 通过N-溴丁二酰亚胺最为溴化剂的芳香胺和酚溴化反应, 得到相对应的化合物。

二、实验内容

1. 实验仪器和溶剂

Bruker-400型核磁共振仪、溶剂DMSO-d6或者CDCl3、内标TMS、Avatar360型红外光谱仪、KBr压片、Carlo-Erba-1106型元素分析仪、毛细管熔点测定仪、芳香胺和酚、CHCl3溶剂等, 本次实验中使用到的试剂纯度, 均为分析纯级别。

2. 实验方法

目标化合物的合成:将1mmol的反应底物, 在适量的溶剂中溶解, 然后加入1mmol或者是2mmol的N-溴丁二酰亚胺粉末, 在室温的环境下, 搅拌均匀, 并保持一定的搅拌时间。完成搅拌之后, 将其中的溶剂蒸除, 将溶剂蒸除之后的剩余物使用30ml的乙醚 (Et2O) 进行提取, 使用5ml的饱和K2CO3以及5ml饱和食盐水进行洗涤, 在有机层经过无水Na2SO4干燥之后, 将其中的溶剂蒸除, 得到目标化合物纯品[3]。

化合物3, 5-二溴水杨醛的合成:将1mmol的水杨醛在8ml的CHCl3中溶解, 然后将其中溶解的溶液中加入2mmol的N-溴丁二酰亚胺粉末, 在室温的环境下搅拌, 搅拌时间为20小时, 结束搅拌之后, 将溶液中的溶剂蒸除, 让剩余物中加入5ml的饱和K2CO3溶液搅拌溶解, 并维持5min的搅拌, 然后再向其中加入4ml的浓盐酸 (HCl) , 此时将有固体析出, 将析出的固体过滤出来, 进而得出3, 5-二溴水杨醛。

三、芳香胺和酚的溴化新工艺结果与分析

化合物1:CDCl3, δ:4.81 (s, 2H) , 8.02~8.05 (m, 2H)

化合物2:CDCl3, δ:5.29 (s, 2H) , 8.34 (s, 2H)

化合物3:DMSO-d6, δ:6.03 (s, 2H) , 7.07 (s, 2H)

C6H7Br N2O2S中元素的计算值为/%:C28.42 (27.69) , H2.81 (2.79) , N11.27 (11.6)

化合物4:DNSO-d6, δ:6.08 (s, 2H) , 7.24 (s, 2H) , 7.79 (s, 2H)

C6H6Br2N2O2S中元素的计算值为/%:C21.69 (21.82) , H1.70 (1.82) , N8.61 (8.49)

化合物5:DNSO-d6, δ:2.04 (s, 2H) , 10.04 (s, 1H)

化合物6:CDCl3, δ:2.92 (s, 6H)

化合物7:CDCl3, δ:2.21 (s, 3H) , 7.20 (s, 2H)

化合物8:CDCl3, δ:5.90 (s, 1H) , , 7.72~7.78 (m, 2H)

化合物9:CDCl3, δ:9.82 (s, 1H) , 11.51 (s, 2H)

从本次实验的结果进行分析, 其中使用的溶剂大多是CHCl3, 在溶剂中反应底物的溶解度较小时, 此时可以在使用乙醇 (Et OH) 溶剂。

通过对N-溴丁二酰亚胺对芳香胺和酚的溴化新工艺进行研究, 通过调节N-溴丁二酰亚胺的摩尔量, 得出不同的溴化反应产物, 溴化反应的产率为92~98%, 90~97%[4]。本次试验中的产物只需要进行洗涤和过滤, 就可以得到纯品, 操作起来非常方便, 可以将N-溴丁二酰亚胺作为溴化剂, 适用于某些芳香胺和酚的溴化新工艺。

小结

在有机化学反应中, 芳香胺和酚的取代反应非常的快, 取代反应有三种取代位置, 邻位、间位、对位, 间位取代因为给电子效应, 往往不能发生, 所以在有机合成中取代一般得到的产物为对位有机化合物和邻位有机化合物。在N-溴丁二酰亚胺作为溴化剂的芳香胺和酚的溴化工艺中, 溴原子的利用率为100%, 产率非常高, 操作也非常的简单, 只需要进行洗涤和过滤, 为此可以将其作为有些芳香胺和酚的溴化新工艺。

摘要：芳香胺和酚是化工产品中非常重要的化工产品, 在有机合成化学中, 陆呆芳烃是有机合成中的主要原料, 卤代反应是在卤族化学物质 (Cl、Br、I) 在催化剂的作用下和烃类化合物发生反应, 在有机化学中最为常见的卤代反应有氯代和溴代。随着化学研究的进步和发展, 在化工生产中有机合成等工艺得到改善和提高, 本文针对芳香胺和酚的溴化新工艺, 以及相关的知识内容进行分析研究。

关键词：芳香胺,酚,N-溴丁二酰亚胺,溴化