4-碘乙酰苯胺的合成研究

董玉環，王光榮，周長山

（唐山師范學院 化學系，河北 唐山 063000）

4-碘乙酰苯胺的合成研究

董玉環，王光榮，周長山

（唐山師范學院 化學系，河北 唐山 063000）

以苯胺為起始原料，用冰醋酸將其乙酰化后，碘化鉀為碘化劑，以溫和的氧化劑雙氧水作為碘化反應的活化劑，以CH3OH-H2O溶液為溶劑，在一定的反應條件下合成了4-碘乙酰苯胺，最佳反應條件為：H2O-CH3OH體積比為3:1，氧化劑用量與原料用量摩爾比為2:1，反應時間為6 h，反應溫度75 ℃，4-碘乙酰苯胺的最高產率可達到86.7%。該方法反應步驟少，條件溫和，選擇性較好，產率高且綠色環保。

苯胺；乙酰苯胺；碘化反應；直接氧化法；綠色環保

碘代芳烴是合成具有藥物活性和生物活性化合物的重要中間體[1-4]。碘代芳烴的合成路線可分為兩類：第一類是間接碘化，如用Sandmeyer反應由苯酚制備對碘苯酚，合成過程較繁雜，一般產率不高于70%。第二類是直接碘化，即將單質碘或含碘化合物在一定條件下與芳香化合物反應而直接碘化，其特點是反應步驟少、條件溫和、選擇性較好、產率高[5-8]。若用碘直接與芳烴進行親電取代反應較困難，當有氧化劑存在時，碘生成碘正離子或生成一個有正性極化的碘絡合物，在這樣的活性大的親電體進攻下，碘化反應能順利進行[9]。常用的方法有一氯化碘碘化法、氧化碘化法等。一氯化碘碘化反應步驟簡單，產率較高，但一氯化碘具強腐蝕性和易分解，不便于使用和儲存；而雙氧水氧化碘化法使用廉價易得的原料和活化劑，產率也較高，而且雙氧水氧化后的產物為水，故此方法綠色環保且可行性強[10]。本實驗是以CH3OH-H2O溶液為溶劑，以碘化鉀和苯胺為原料，先對苯胺進行乙酰化再以溫和的氧化劑過氧化氫作為碘化反應的活化劑合成4-碘乙酰苯胺。

1 實驗部分

1.1 反應原理

1.2 4-碘乙酰苯胺的合成

1.2.1 乙酰苯胺的合成

在50 mL圓底燒瓶中，加入0.11 mol新蒸的苯胺，0.26 mol冰醋酸及少許鋅粉，裝上刺形分餾柱。將圓底燒瓶用小火加熱，維持溫度在100-110 ℃之間反應約1.5 h，在攪拌下趁熱將反應物倒入200 mL冰水中，冷卻后吸濾析出的固體，用冰水洗滌。粗產物用水重結晶，產物熔點113-114 ℃。

1.2.2 4-碘乙酰苯胺的合成

在機械攪拌和回流冷凝器中加入40 mL溶劑（水/甲醇=3/1），緩慢加入濃硫酸2.5 g，然后加入KI（0.025 mol）和乙酰苯胺（0.025 mol），最后在冰水浴中滴加過氧化氫（0.05 mol），滴加過程中溫度維持在10 ℃左右，當過氧化氫（30%）滴加完畢后開始升溫，攪拌下（75 ℃）反應6 h后停止加熱，待反應液冷卻倒出，向反應液中加入0.1 mol/L的硫代硫酸鈉溶液，除去碘分子，直至反應液不再使KI變色為止，過濾，得粗品。用丙酮重結晶。

2 結果與討論

2.1 乙酰苯胺的合成

以苯胺和乙酸為原料制備乙酰苯胺，研究了物料配比、溫度對乙酰苯胺產率的影響，實驗發現：

當苯胺為0.11 mol，乙酸為0.26 mol，反應溫度在100 ℃-110 ℃時，乙酰苯胺的產率可達到70.6%。

2.2 4-碘乙酰苯胺的合成反應的討論

2.2.1 酸度對4-碘乙酰苯胺產率的影響

在酸性條件下，用溫和的氧化劑過氧化氫作為碘化反應活化劑，活化KI生成碘正離子后，在乙酰苯胺的苯環上發生親電取代反應，從而得到4-碘乙酰苯胺，在反應中酸度的控制非常重要。文獻[10]是用10 g濃硫酸溶于200 mL溶劑中，我們在實驗中發現，酸液濃度偏低，氧化效果不太好，導致產率降低，適當增加酸度后產率提高，用2.5 g濃硫酸溶于40 mL溶劑中，4-碘乙酰苯胺的產率達86.7%。

2.2.2 氧化劑用量對4-碘乙酰苯胺產率的影響

固定乙酰苯胺的用量為0.025 mol，碘化鉀的用量為0.025 mol，加入濃硫酸的用量2.5 g，溶劑水/甲醇體積比為3:1，反應時間6 h，反應溫度85 ℃，改變過氧化氫的用量，考查不同氧化劑用量對產物產率的影響，結果見表1。

通過表1可得出如下結論：當n(乙酰苯胺):n(過氧化氫)=1:2時，4-碘乙酰苯胺的產率最高，達到85.8%。乙酰苯胺與過氧化氫摩爾比無論是低于1:2還是高于1:2均會造成4-碘乙酰苯胺產率的降低。可能性原因是：

a）由于本論文采用的是直接氧化碘化法，直接加入的是碘化鉀，加入的氧化劑過氧化氫使碘分子或碘負離子不斷轉變成高親電性的碘正離子，碘正離子在乙酰苯胺的苯環上發生親電取代反應得到目標碘化產物，所以氧化劑的用量直接影響著4-碘乙酰苯胺的產率。

b）化劑過氧化氫的用量增加導致，碘負離子除了被氧化成一價的碘正離子外，還有可能被氧化成其他價態，致使4-碘乙酰苯胺產率降低；相反，氧化劑過氧化氫用量減少也會造成碘負離子不能充分被氧化，同樣也造成了4-碘乙酰苯胺產率下降。

2.2.3 反應溫度對4-碘乙酰苯胺產率的影響

按已選的n(乙酰苯胺):n(過氧化氫)=1:2，其他條件同上，考查不同反應溫度對產品產率的影響，結果見表2。

由表2不難看出：隨著反應溫度的升高，4-碘乙酰苯胺的產率會逐漸升高，當反應溫度達到75 ℃時，4-碘乙酰苯胺的產率也隨之達到最高值86.7%，隨后，即使反應溫度繼續升高，4-碘乙酰苯胺的產率也會下降。實驗過程中也發現：當反應溫度95 ℃時，副產物增多，這也就造成了4-碘乙酰苯胺產率的下降。而反應溫度低于75 ℃時由于反應物不能充分反應，導致4-碘乙酰苯胺的產率較低。由以上討論，反應溫度為75 ℃為宜。

2.2.4 反應時間對4-碘乙酰苯胺產率的影響

其他反應條件同上，反應溫度75 ℃，考查不同反應時間對產品產率的影響，結果見表3。

由表3可以得出如下結論：過氧化氫氧化劑合成4-碘乙酰苯胺的最佳反應時間為6 h，此時4-碘乙酰苯胺的產率達到最大值86.7%，但是當反應時間低于或者高于6 h時，4-碘乙酰苯胺的產率均會降低。這可能是由于：反應時間太短造成反應不夠充分，反應時間太長有較多副產物的生成，總的結果都會造成目標產物的產率降低。鑒于以上討論，選擇反應時間為6 h為宜。

2.2.5 溶劑配比對4-碘乙酰苯胺產率的影響

在已確定的適宜酸度、氧化劑用量、反應時間和反應溫度條件下，并且確定溶劑總體積為40 mL，考查溶劑中V(水)/V(甲醇)對產品產率的影響，結果見表4。

由表4可以看到：隨著水與甲醇的配比的不同，4-碘乙酰苯胺的產率是也隨之變化，當V(水)/V(甲醇)為3:1時，4-碘乙酰苯胺的產率達到最大值86.7%，但是隨著含水量的減少，4-碘乙酰苯胺的產率逐漸減小，這可能是由于碘化鉀在水中溶解度較大且濃硫酸在水溶液中有更好的溶解效果的原因。

由以上討論可知，4-碘乙酰苯胺的最高合成產率為86.7%時，其最佳反應條件為：V(濃硫酸)/V(溶劑)為1.36 mL/40 mL、氧化劑用量n(乙酰苯胺):n(過氧化氫)為1:2、反應溫度為75 ℃、反應時間6 h、溶劑配比（V水/V甲醇) 為3:1。

3 產品檢測

產品為結晶，棕黃色，熔點為183 ℃，與文獻報道基本一致（文獻值為184 ℃）。表明產物與目標產物一致。

產品的IR結構分析：用KBr壓片制樣，在TENSOR37紅外光譜儀上進行測定，得紅外光譜（圖1），其主要特征峰為：3 304 cm-1（酰胺中N-H的伸縮振動頻率）；3 112 cm-1左右（苯環上C-H的伸縮振動頻率）；1 668 cm-1（酰胺中C=O伸縮振動）；1 584 cm-1、1 534 cm-1、1 485 cm-1、1 437 cm-1（苯環碳骨架的伸縮振動）；1 389 cm-1(CH3中C-H的彎曲振動吸收）；822 cm-1（苯環對位二取代）；499 cm-1（C-I伸縮振動頻率）分析結果表明，該產品為4-碘乙酰苯胺。

4 結論

4-碘乙酰苯胺的最佳合成條件為：V(濃硫酸)/V(溶劑) 為1.36 mL/40 mL、氧化劑用量n(乙酰苯胺):n(過氧化氫) 為1:2、反應溫度為75 ℃、反應時間6 h、溶劑配比（V 水/V甲醇)為3:1，此時4-碘乙酰苯胺的最高產率為86.7%。

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（責任編輯、校對：琚行松）

Study on the Synthesis of 4-Iodine Acetanilide

DONG Yu-huan, WANG Guang-rong, ZHOU Chang-shan

(Department of Chemistry, Tangshan Teachers College, Tangshan 063000, China)

Firstly, aniline is acetylated with acetic acid, then the mild oxidant hydrogen peroxide is used as an activator of iodide reaction and the potassium iodide is used as iodine agent in the mixture of water and methanol. Under certain conditions, we get 4 - iodine Acetanilide. The optimum reaction conditions are determined as follows: volume ratio of alcohol to water being 1:3, the ration of oxidant to raw materials being 2:1, reaction time being 6 h, the reaction temperature being 75 ℃, under these conditions the maximum yield is 86.7%. This method has some advantages. Less reaction steps are needed. The reaction is under mild conditions with good selectivity and high yield, moreover, it is environmental friendly.

aniline; acetanilide; iodination; direct oxidation; environmental friendly

O625.63

A

1009-9115(2012)02-0016-03

唐山師范學院教育科研基金項目（2011001006）

2012-02-17

董玉環（1957-），女，河北樂亭人，教授，研究方向為有機合成。