5,6-二甲基苯并咪唑制備研究

徐立軍

【摘要】? 根據相關文獻的報道，對5，6-二甲基苯并咪唑的合成路線進行比較分析，確定了5，6-二甲基苯并咪唑的合成路線。以3，4-二甲基硝基苯為原料，通過還原硝基加氫獲得3，4-二甲基硝苯，再與乙酸或酸酐進行酰化反應得到3，4-二甲基乙酰苯胺，在與混酸硝化反應得到4，5-二甲基-2-硝基乙酰苯胺，再經過水解，加氫，縮合得到5，6-二甲基苯并咪唑。重點研究還原加氫、酰化、硝化。本文便對5，6-二甲基苯并咪唑制備以及高中化學拓展教學的相關策略研究。

【關鍵詞】? 溶劑法催化加氫 5，6-二甲基苯并咪唑 二氯甲烷 乙醇-水體系精制

【中圖分類號】? G633.8 ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? 【文獻標識碼】? A 【文章編號】? 1992-7711（2020）18-064-01

根據調查發現，以10%鈀碳為催化劑，甲醇、水為溶劑，3，4-二甲基硝基苯可以與甲酸、甲酸銨反應，還原成3，4-二甲基苯胺。以4.3%鈀碳為催化劑甲醇為溶劑通入氫氣在密閉瓶中催化加氫收率99%以上。模擬工廠催化加氫后直接用乙酸進行酰化反應轉化率在90%以上，酸酐作為酰化劑在甲醇水存在下不影響收率，溶劑法硝化反應以二氯甲烷代替甲醇醋酸作為溶劑進行硝化反應，對此本文進行了如下教學方案的探討。

一、相關研究路線與催化試驗方法

合成5，6-二甲基苯并咪唑的方法路線，都是根據常用方法及路線，根據文獻記載對于上述方法的有缺得按進行簡單的總結，并篩選出實驗所用的合成方法。本次實驗所選取的合成路線分為5個主要部分組成，分別是苯環硝基的還原，3，4-二甲基苯胺的乙酰化，3，4-二甲基乙酰苯胺的硝化，4，5-二甲基-2-硝基乙酰苯胺的水解和4，5-二甲基-1，2-二苯胺的環化反應，而本次實驗重點對還原、乙酰化、硝化這三個反應步驟進行實驗研究。

具體操作是向向1000ml反應瓶中加入60g（0.4mol）3，4-二甲基硝基苯和300ml甲醇3g4.2%鈀碳，攪拌20min通入氮氣至2atm，放空重復操作2次，通入氫氣至3atm攪拌開始反應，控制溫度不超過50℃，反應不在吸收氫氣，此外及時的總結根據實驗數據可以看出固液比影響反映的速率，當固液比為1：5時反應時間短，且穩定在8-10小時。通過類似的實驗將相應的實驗進行正規的操作，借此來激發學生的學習熱情。

二、溶劑還原與催化方法的相關應用

為了減少鈀碳的用量，在實驗開始時都是加入0.2g10%鈀碳，在反應過程中觀察反應現象，如溫度停止上升，氣泡停止溢出則反應變得非常緩慢，或者反應停止，加入0.2g10%鈀碳催化劑使反應繼續進行。

為了確定原料、甲酸、甲酸銨的比例設置反應開始時除1號實驗以外，其他實驗加入的n原料：n甲酸銨：n甲酸=1：2：1。補加原則是當補加鈀碳后，反應依然不進行時補加甲酸銨并且補加甲酸調節PH使其反應繼續。

結合相關的實驗數據和實驗過程與結果來看，當3，4-二甲基硝基苯用量很少時，鈀碳用量也非常少，并且反應相當劇烈，尤其是1、2號實驗，當加入鈀碳催化劑攪拌10min左右時溫度迅速上升，并且有大量氣泡溢出，若三口瓶過小則還會有溢出現象。3、4號實驗在鈀碳在0.2g時攪拌30min無反應現象，但鈀碳補加至0.4g時攪拌10min便出現劇烈的反應現象，但在后續反應中難以控制鈀碳的補加量，無法找到合適的原料催化劑比和物料比。并且從反應收率上看收率并不高，多數在60%左右并且TLC點板顯示有大量雜質生成并且有原點出現。

三、根據現象分析原因優化實驗

本次反應固液比1：10甲醇，初始物料比n原料：n甲酸銨：n甲酸=1：1.5：1.5，為了更好地控制鈀碳用量，本次實驗采取少量多次加入，投料時加入0.1g10%鈀碳，之后補加鈀碳為0.1g/次，甲酸銨和甲酸的用量也要適當減少并多次補加，并對反應時間進行延長，確保補加催化劑與物料的可信度。

向三口瓶中加入5g（0.03mol）4，5-二甲基-2-硝基苯胺，1.5倍物質的量的甲酸銨和甲酸，攪拌溶解甲酸銨因為甲醇對4，5-二甲基-2-硝基苯胺的溶解不能在常溫下快速溶解所以該反應是在兩相間進行。加入0.1g鈀碳后攪拌20min，溫度開始上升并伴隨氣泡出現，但是反應現象并不是非常劇烈，在反應現象停止后對其進行薄層色譜檢測未反應完全，繼續攪拌30min再次檢測并未反應完全且PH=7-8，補加0.1g鈀碳反應現行立即出現，重復上述步驟直到加入總量0.4g鈀碳時充分攪拌PH=7-8反應未完全且反應現象終止，補加甲酸銨并且監測PH值用甲酸調節PH=6-8，反應現象出現，重復上述步驟，也就是說在補加鈀碳時確定反應條件正常，在補加甲酸銨時確定反應條件正常的同時確定鈀碳已經不再催化反應進行。在反應完全后停止攪拌降至室溫。

后處理，抽濾過濾掉鈀碳，旋蒸甲醇，加入固液比1：6的水（30ml）和固液比1：4二氯甲烷20（ml）攪拌調PH8-9萃取、靜止分層，取二氯甲烷層旋蒸得到固體。并最終完成相關實驗。

綜上所述，本次實驗過程中每次實驗步驟中所得的主要產品和主要中間產物都是已知藥品，且樣本是從正規工廠中所要得到的，因此在證明產物過程中主要是通過薄層色譜點樣對比和熔點對比進行確認。

[ 參? 考? 文? 獻 ]

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