四丁基溴化銨催化合成N-苯基鄰苯二甲酰亞胺

張玉全，鄭旭東，李艷春

（隴東學院化學化工學院，甘肅 慶陽 745000）

N-苯基鄰苯二甲酰亞胺的又稱2-苯基-1,3-異吲哚二酮，是白色晶體,是合成吲哚洛芬和2,3,4,5-四氟苯甲酸的重要物質(zhì)，在生物、醫(yī)藥及生命科學領域有著廣泛應用[1]。隨著第3代喹諾酮類藥物洛美沙星（Lomcfloxacin）、氧氟沙星（Ofloxacin），第4代喹諾酮類藥物左旋氧氟沙星（Levofloxacin）、斯帕沙星（Sparfloxacin）的廣泛使用，中間體N-苯基鄰苯二甲酰亞胺的合成顯得更加重要[2-4]。

N-苯基鄰苯二甲酰亞胺主要由由苯胺和鄰苯二甲酸酐反應制備，由于反應過程中使用了無機鹽碳酸鈉，使產(chǎn)物難于分離和純化。

四丁基溴化銨別稱 TBAB；是一種穩(wěn)定的試劑，它的制備簡便，應用范圍廣泛[5]，還可作為一些反應的催化劑[6]，隨著有機合成技術(shù)的進展，四丁基溴化銨必將得到更為廣泛的應用。

本文研究了以鄰苯二甲酸酐和苯胺為原料，四氫呋喃為反應溶劑，四正丁基溴化銨催化合成了N-苯基鄰苯二甲酰亞胺，著重研究了反應過程中催化劑、原料摩爾比、反應時間對N-苯基鄰苯二甲酰亞胺收率的影響。產(chǎn)物易于分離和純化，反應式如下:

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

IR-8400 紅外光譜儀（日本島津公司，KBr 壓片），X-4 熔點測定儀；鄰苯二甲酸酐、苯胺、四丁基溴化銨、四氫呋喃，均為分析純。

1.2 實驗步驟

在100 mL干燥的圓底燒瓶中加入0.69 g (5 mmol)鄰苯二甲酸酐，0.56 g (6 mmol) 苯胺，0.1 g (0.3 mmol)四丁基溴化銨及15 mL四氫呋喃，加熱回流。反應完畢后，冷卻，真空抽濾，用蒸餾水洗滌，將所得產(chǎn)品干燥，計算收率，測定產(chǎn)品熔點及紅外光譜。

1.3 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的確定

N-苯基鄰苯二甲酰亞胺白色晶體, 熔點為 226℃, 文獻值為225～227 ℃[3]，其紅外光譜利用溴化鉀壓片法測定。其主要特征峰如下: 3 140 cm-1為苯環(huán)中C-H； 1 650,1 590,1 490 cm-1附近為芳環(huán)C=C 伸縮振動；1710 cm-1為C=O 伸縮振動；1 380 cm-1為C-N 伸縮振動，根據(jù)上述特征峰可以確定所合成化合物為N-苯基鄰苯二甲酰亞胺。

2 結(jié)果與討論

以苯胺和鄰苯二甲酸酐為原料，四丁基溴化銨催化，四氫呋喃為反應溶劑，探索了反應時間、原料摩爾比、催化劑對收率的影響。

2.1 反應溫度對反應的影響

溫度對反應影響較大，反應溫度過低，鄰苯二甲酸酐不易溶解，反應慢，由于采用四氫呋喃作為溶劑，故選擇四氫呋喃的回流溫度（65～66 ℃）作為反應溫度。

2.2 反應時間對反應的影響

取0.69 g 鄰苯二甲酸酐，0.56 g 苯胺，0.1 g 四丁基溴化銨及15 mL 四氫呋喃，加熱回流，改變反應時間，結(jié)果見表1。

表1 反應時間對反應的影響Table 1 The effect of reaction time on the yield

由表1 可知，隨著反應時間的增加，反應收率提高。當反應達到一定時間時，再延長反應時間，收率開始下降。因此，合成N-苯基鄰苯二甲酰亞胺反應時間以3 h 較為合適。

2.3 原料摩爾比對反應的影響

取鄰苯二甲酸酐，苯胺，0.1 g 四丁基溴化銨及15 mL 四氫呋喃，加熱回流，反應3 h，改變原料摩爾比對產(chǎn)品收率的影響, 結(jié)果見表2。

表2 反應物配比對反應的影響Table2 The effect of different molar ratio of aniline to phthalic anhydrid on the yield

原料摩爾比的增加, 收率也會隨著增加。如果鄰苯二甲酸酐過量，過量的鄰苯二甲酸酐晶體會留在產(chǎn)品中,反應后處理變得復雜，如果苯胺過量，過量的苯胺可以通過洗滌除去，其處理簡單方便，故本實驗最終選取苯胺過量。由表 2 可知, 當 n(苯胺)/n(鄰苯二甲酸酐)=1.2︰1 時，收率最大,故 n(苯胺)/n(鄰苯二甲酸酐)= 1.2︰1 為宜。

2.4 催化劑對反應的影響

取0.69 g 鄰苯二甲酸酐，0.56 g 苯胺，0.1 g 四丁基溴化銨及25 mL 四氫呋喃，加熱回流，反應為3 h，改變催化劑的用量對產(chǎn)品收率的影響, 實驗結(jié)果見表3。

表3 催化劑對反應的影響Table 3 The effect of catalyst dosage on the yield

由表3 可知，催化劑四丁基溴化銨對反應的促進作用較明顯，增加四丁基溴化銨用量,收率增大,增加到0.10 g 后，收率反而下降, 故選定催化劑量為0.10 g。

3 結(jié) 論

以四氫呋喃為溶劑，四丁基溴化銨催化鄰苯二甲酸酐和苯胺反應合了N-苯基鄰苯二甲酰亞胺，提供了一種合成 N-苯基鄰苯二甲酰亞胺的方法;該方法操作簡單, 收率較高, 對N-苯基鄰苯二甲酰亞胺的合成具有一定的參考價值。

［1］ Shimazawa R,Taka H, Kato F.Nonpeptide small-molecular inhibitors of dipeptidyl peptidase IV:N- phenylphthalimide analogs[J].Bio org Med. Chem. Lett., 1999，9 (4) ：559-562.

［2］ 付春.2,3,4,5-四氟苯甲酸的合成與應用[J].精細與專用化學品，2000（21）：18-20.

［3］ Zhou Meiyun， Li Yiqun，Xu Xining. A new simple and efficient synthesis of N-arylphthalimides in ionic liquid[J]. Synthetic Communications, 2003, 33 (21)：3777-3780.

［4］ 許凌子，時維振，羅根祥，劉春生.維生素 B1 催化合成N -苯基鄰苯二甲酰亞胺[J]. 應用化工，2010，39(12)：1908-1910.

［5］ 陳中峻，周克瑜.四丁基三溴化銨在有機合成中的應用[J].大學化學，1995，10(4)：10-12.

［6］ Leadbeater N. E, Marco M. Transition-Metal-Free Suzuki-Type Coupling Reactions: Scope and Limitations of the Methodology[J]. J. Org. Chem，2003，68 (14) ：5660-5667.