由對硝基甲苯合成對羥基苯甲醛的工藝改進

周 輝，董世昌，李立威

(1.武漢工程大學化工與制藥學院，湖北 武漢 430073；2.荊楚理工學院化工與藥學院，湖北 荊門 448000）

隨著對羥基苯甲醛的用途越來越廣，國內外的市場需求量也越來越大，國內外廠商及研究部門對其生產工藝一直進行著長期深入的研究，已有了大量的研究報道。目前國內外報道的生產工藝主要有6種[1－2]，其中兩種生產工藝最值得關注：一種是以對硝基甲苯為原料，先進行氧化還原、再進行重氮化反應的兩步經典法合成工藝；另一種是以對甲苯酚為原料，在鈷、銅化合物混合催化劑作用下，經純氧氧化合成目標產物的新合成工藝。盡管新工藝與傳統工藝相比具有步驟少、收率較高、產品純度較好的優點，但其對催化劑、氧化劑的要求以及設備與安全生產的要求均較高，生產中需要采用壓力反應釜，并且所用的起始原料及催化劑價格均較貴。為此，筆者根據兩步經典法合成工藝，并參考文獻[3－5]對反應條件及后處理進行了優化與改進，報道如下。

1 儀器與試藥

X－4型數顯式顯微熔點儀（河南鞏義予華儀器有限公司，溫度計未校正）；GC7890型氣相色譜儀（上海天美科學儀器公司）；Avatar320型紅外光譜儀（美國尼高力公司）；其他常規化學合成儀器。對硝基甲苯（工業級，純度99%）；硫氫化鈉（工業級，含量71.5%）；升華硫（C.P）；其他試劑均為AR級。

2 方法與結果

2.1 中間控制分析方法

在中間體對氨基苯甲醛制備過程中，使用氣相色譜儀監控反應進程。色譜柱：SE－54石英毛細管柱(30m×0.25mm，0.33μm）；柱溫：180℃；汽化室溫度：250℃；FID檢測器溫度：250℃；載氣為氮氣。分析前取反應液1滴，以乙醇稀釋搖勻，用注射器進樣，進樣量為0.2～0.3μL。

2.2 合成反應路線

對羥基苯甲醛合成反應路線見圖1。

圖1 對羥基苯甲醛合成反應路線

2.3 Na2SX溶液制備

分別將升華硫（4.4g，0.137mol）、氫氧化鈉(2.7g，0.065mol）、硫氫化鈉 (2.7g，0.034mol）投入裝有回流冷凝管和攪拌裝置的500mL三口燒瓶中，再加入150mLH2O，攪拌下加熱使之溶解，回流反應40min后加入5g NaOH，保溫30min，制得深紅色的Na2Sx溶液，蓋好備用。

2.4 對羥基苯甲醛制備

在500mL三口燒瓶中，分別加入對硝基甲苯(13.7g，0.10mol）、95%乙醇100mL及二甲基甲酰胺（DMF）0.6g，攪拌下升溫至80℃，在1～1.5 h內滴入2.3項下Na2SX溶液，滴畢，在80℃下繼續反應約3 h，取樣進行監控分析，直至反應轉化率達96%以上后停止反應。迅速安裝好水蒸氣蒸餾裝置，直接進行水蒸氣蒸餾，蒸出未反應完的少許對氨基甲苯及乙醇，當餾出物澄清透明后停止蒸餾。將反應液稍冷至60℃左右，在攪拌下緩緩滴加40mL濃H2SO4，加畢繼續攪拌30min，移至冷浴中冷至0～5℃，在攪拌下緩緩滴加溶于20 mL水中的NaNO2(7.2g，0.104 mol）溶液。控制滴加速度，使溫度始終在5℃以下，滴畢，保溫反應30min后，再升溫至10℃攪拌30 min，加入少量尿素分解過量的NaNO2。逐漸攪拌、升溫至沸，煮沸20min，加活性炭煮沸約10min，趁熱過濾，濾液冷至5℃以下析出結晶，抽濾，冷水洗滌，得粗品。將粗品經水重結晶，即得成品10.1g。成品為類白色結晶性粉末，收率為82%，熔點（mp）為115～117℃（文獻[6]報道的 mp為115～116℃），紅外光譜(KBr）υcm－1為3 196(—OH），1 670（—CHO—），1 603，1 466，1 292（—C6H4），與文獻[4]報道及該化合物的標準紅外光譜一致。

3 討論

對羥基苯甲醛（PHB）是一種十分重要的精細化工中間體，廣泛用于醫藥、農藥、香料、食品、石油化工、液晶和電鍍等領域[1，7－8]。在醫藥方面，它已大量用于國家基本藥物抗菌增效劑甲氧芐氨嘧啶（TMP）、降壓藥艾司洛爾以及最常用的口服抗生素羥氨芐青霉素（阿莫西林）、羥氨芐頭孢霉素等的合成，還用于抗心臟病新藥對羥基苯乙酰胺和對羥基苯苷氨酸、祛痰藥杜鵑素、人造天麻的合成以及醫藥中間體對正丁氧基苯甲醛、對羥基桂皮酸、對甲氧基苯甲醛等的合成；在香料方面，它用于茴香醛、茴香醇、香蘭素、乙基香蘭素、覆盆子酮等香料以及對羥基苯甲醇、對乙氧基苯甲醛、對甲氧基苯甲醇等中間體的合成；在農藥方面，它可用于除草劑敵草腈和溴苯腈以及殺蟲劑、滅菌劑等的合成；它在感光高分子材料及液晶制備方面也有應用[4]，還可用于真菌抑制劑、消毒防腐劑的合成等。

本試驗采用“一鍋煮”法完成兩步合成反應，即將對硝基甲苯先與Na2SX進行氧化還原反應制得對氨基苯甲醛的反應液后，直接經水蒸氣蒸餾、與硫酸成鹽，再進行重氮化及水解反應制得目標產物對羥基苯甲醛。整個過程均在一個反應器中進行，不需萃取分離中間體對氨基苯甲醛，后處理時間大大縮短，并取消了原工藝中需用乙醚或甲基異丁基酮等有機溶劑萃取等過程，盡可能減少了中間體產物的自身縮合和避免了不宜工業化的有機溶劑或溶劑量過大的問題。改進后的工藝不僅具有原工藝的原料便宜易得、反應條件溫和、對設備要求不高的優勢，而且整個工藝更簡單、更易工業化，解決了文獻[1]報道的設備容積與投資大的問題，產品總收率比文獻[4]報道的76%也有一定提高，達到了82%。

試驗中發現，在蒸氣蒸餾完后的對氨基苯甲醛水溶液放置冷卻一段時間后，極易發生分子間聚合，使母液顏色逐漸變深，從而影響最終產物的收率。因此，在水蒸氣蒸餾完后，溶液溫度稍冷至60℃左右后，在不斷攪拌下滴加計算量的硫酸使氨基成鹽，可以減少shiff堿類聚合物的生成。

本試驗曾嘗試將水蒸氣蒸餾完后的溶液迅速冷卻至0℃左右讓其充分結晶，過濾、分離出固體對氨基苯甲醛，再按上述步驟進行重氮化及水解反應。由于此過程中不需中和堿性母液，故可減少硫酸的用量，最終得到的產品色澤較好，收率可達到78%。

[1]張萬宏，李財林，雷志剛.對羥基苯甲醛的合成方法概述[J].化工生產與技術，2006，13（1）：45－47.

[2]王澤民，祝曉春.合成對羥基苯甲醛的工藝研究進展[J].江西化工，1999(2）：36－38.

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[6]章思規.精細有機化學品技術手冊（下冊）[M].北京：科學出版社，1992：1 132.

[7]王之德.重要化學中間體對羥基苯甲醛[J].四川化工，1994，22（3）：34－37.

[8]任相敏，劉 穎.對羥基苯甲醛的生產技術進步及發展建議[J].化工科技市場，2002，25（2）：15－17.