第32卷第6期遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol.32, No.62012年12月Journal of Liaoning University of Technology(QNatural Science Edition)Dec. 2012環(huán)庚酮的合成魯桂林，齊航(沈陽工業(yè)大學(xué)理學(xué)院，遼寧沈陽110178)摘要:以1-硝甲基環(huán)己醇(1-NMCH)為主要原料，經(jīng)過鐵粉還原、重氮化、擴環(huán)反應(yīng)制得了環(huán)庚酬。利用.氣柑色譜對產(chǎn)品進(jìn)行純度測定并且通過紅外光譜、核磁共振對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征.探討了反應(yīng)條件對產(chǎn)品產(chǎn)率的影響，找出了較佳的合成工藝條件。結(jié)果表明合成較佳工藝條件為:鐵粉與1-NMCH摩爾比為3.5: 1.0,鐵粉還原的PH值范圍為s~6,還原溫度為40 C,重氮化溫度為5 C以下,重氮化PH值范圍為4~5,產(chǎn)品產(chǎn)率為48.69%.關(guān)鍵詞; 1-硝甲基環(huán)己醇: 環(huán)庚酮:還原:重氮化中圖分類號: 0611文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A .文章編號: 1674-32612012)06-0401-04Synthesis of cyclohexanolLU Gui-lin, QI Hang(School of Science, Shenyang University ofechnology. Shenyang 110870,0 China)Key words: 1-(nitromethyI) -cyclohemanol; cyclobeptanone; reduction; diazoizationAbstract: The cycloheplanone was synthesized with the main material 1-Nitomethy)-cyclohemanol through iron reduction, diazotization and ring expansion reaction. The purity of samplesby Gc spectum was determined and the structure was charaterized by IR spectrum and H-NMRspectrum. The efects of the syonthesis conditions on the yield of product were discussed, with muchbetter synthesizing process found. The results indicate that the optimal synthesis conditions are asfollows: the molar ratio of iron powder to 1-(nitromethyl) -cyclohemanol is 3.5:1.0, the control range ofiron reduction PH is S~6, the temperature of iron reduction is 40 9 the temperature of diazotization isbelow 5C, the control range of diazotization PH is 3~4. The yield of products is 48.69%.高血壓病是最常見的心血管病，是全球范圍內(nèi)1實驗部分的最大公共衛(wèi)生問題。根據(jù)流行病學(xué)研究，血壓升高是腦卒死和冠心病發(fā)病的獨立危險因素。硫酸胍1.1 試劑及儀器設(shè)備乙啶能阻斷交感神經(jīng)，但不象神經(jīng)節(jié)阻斷藥那樣阻1.1.1實 驗試劑斷副交感神經(jīng)，也不象利血平那樣抑制中樞神經(jīng)系試劑:氫氧化鈉、冰醋酸、無水硫酸鎂、乙醚、統(tǒng),堪稱治療高血壓藥物方面突出的進(jìn)展,而環(huán)庚酮還原鐵粉、亞硝酸鈉、鹽酸，均為分析純: I-NMCH為硫酸胍乙啶"合成必需的中間體,。據(jù)文獻(xiàn)報道，(自制)。合成環(huán)庚酮的主要方法為亞硝酸法R-)和重氮甲烷.1.2 實驗儀器設(shè)備法",由于所用原料重氮甲烷為極易爆炸的危險品，儀器:阿貝折光儀、紅外光譜分析儀重氮甲烷法不適用于工業(yè)生產(chǎn)。亞硝酸法合成所用IRPRESTIGE-21型(日本島津公司);氣相色譜儀原料廉價，而且操作簡單、收率較高，本實驗采用GC7890 (美國安捷倫)、核磁共振波譜儀這條路線進(jìn)行合成。(JNM-FX-90Q).中國煤化工收稿日期: 2012-11-04YHCNM HG作者簡介:魯桂林(1961-)， 男，遼寧沈陽人，副教授，碩士。402遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第32卷1.2 實驗原理反應(yīng)方程式為:NO 21 NaOH十CH3NO22 2CH 3 COOH?OHNO2NH24^0H+ 9Fe + 4H2O→4+ 3FezO4N2cl~OH + 2HCl + NaNO2一oH + NaCl + 2H2OCH2)H分解重排反應(yīng)還原1 mol 硝基物為氨基物理論上需要2.252.1.1鐵粉與 1-NMCH摩爾比對產(chǎn)率的影響mol Fe,據(jù)文獻(xiàn)[5]報道實際用量為3~ 4 mol.脂環(huán)伯鐵粉還原反應(yīng)溫度為40 C左右, PH值控制在5~6,胺主要通過與亞硝酸作用而發(fā)生重氮化反應(yīng)，但由進(jìn)行還原反應(yīng)，重氮化的溫度控制在5 C以下，PH于亞硝酸很不穩(wěn)定，通常是用亞硝酸鈉和鹽酸使其值控制在3~4,改變鐵粉與1-NMCH摩爾比，考察生成的亞硝酸立即與脂環(huán)伯胺反應(yīng)形成重氮鹽，這其摩爾比對產(chǎn)率的影響，得到實驗結(jié)果見圖1.也是運用最廣的重氮化方法1(67]。生成的重氮鹽即使50在低溫下也不穩(wěn)定，因而必須立即用于下步反應(yīng)848脂肪族伯胺經(jīng)重氮化形成的碳正離子可發(fā)生重排反應(yīng)，得到某些擴環(huán)和縮環(huán)的反應(yīng)產(chǎn)物。1.3 實驗方法1.3.1 環(huán)庚酮的制備及其提純40在一定量的水中加入適量的鐵粉及少量的鹽3E酸，回流1h,降溫，調(diào)節(jié)PH值，維持該溫度滴加1-NMCH，在滴加過程中保持PH值保持不變，滴加結(jié)束后，保溫反應(yīng)2 h.過濾，將濾液冷卻至一2224262830323436384042Fe/1-NMCH /mol定溫度，加入一定量鹽酸，滴加亞硝酸鈉溶液,進(jìn)行圖1鐵粉 與1-NMCH摩爾比對產(chǎn)率的影響重氮化反應(yīng)，直到可以使淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)為從圖1中可以看到:當(dāng)鐵粉與1-NMCH投料摩止，繼續(xù)保溫反應(yīng)半小時，室溫攪拌2h,回流1h,爾比為3.5: 1和4.0: 1的時候，產(chǎn)率相近且較高，水蒸氣蒸餾,分出油層。蒸餾收集174~178 C餾分。小于3.5: 1比例時，產(chǎn)率變小，由此可以看出，鐵1.3.2環(huán)庚酮的純度 及結(jié)構(gòu)測定粉與1-NMCH摩爾比在3.5: 1及更高時，產(chǎn)率較本實驗利用阿貝折光儀測量產(chǎn)品折光率并且大。為節(jié)省原料，較佳摩爾比確定為3.5: 1.和文獻(xiàn)值進(jìn)行比較，再利用氣相色譜測定了合成產(chǎn)2.1.2還原反應(yīng)pH對產(chǎn)率的影響品的純度，用紅外光譜、核磁共振圖譜手段對產(chǎn)品鐵粉與1-NMCH投料摩爾比為3.5: 1, 反應(yīng)溫進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。度控制在40 C左右，進(jìn)行還原反應(yīng)，重氮化的溫2結(jié)果與討論度控制在5中國煤化工4,考察還原反應(yīng)時pH對HCNMH G果見表1.2.1反應(yīng)條件對產(chǎn)率的影響.第6期魯桂林等:環(huán)庚酮的合成403從表1中可以看到:當(dāng)pH控制在5~6的時候，而急劇減少，由此可以看出，重氮化溫度在低于5產(chǎn)率較高,在其它pH范圍內(nèi)產(chǎn)率較低，且偏離5~6C時，產(chǎn)率較大。越遠(yuǎn)產(chǎn)率越低，較佳pH范圍為5~6.2.1.5重氮化pH值對產(chǎn)率的影響表1還原反應(yīng) pH對產(chǎn)率的影響鐵粉與1-NMCH投料摩爾比為3.5: 1, pH控還原PH值3-44-5 5-65-7制在5~6，反應(yīng)溫度在40 C左右，進(jìn)行還原反應(yīng),產(chǎn)事(%) 39.85 45.28 48.69 40.95重氮化的溫度值控制在5 C以下，考察重氮化時2.1.3鐵粉還原時反應(yīng)溫度對產(chǎn)率 的影響pH對產(chǎn)率的影響，得到實驗結(jié)果見表2.表2重氯化pH對產(chǎn)率的影響制在5~6,進(jìn)行還原反應(yīng),重氮化的溫度控制在5 C重氮化PH值3-4 4-5 5-6以下, pH控制在3~ 4,考察還原溫度對產(chǎn)率的影響，產(chǎn)率(%)34.20 48.69 25.95得到實驗結(jié)果見圖2.從表2可以看到:當(dāng)重氮化pH范圍在4~5的時候，產(chǎn)率較高，不在這個范圍內(nèi)產(chǎn)率都會減少，由此可以看出，重氫化pH范圍在4~5時，產(chǎn)率較48-大。2.2 結(jié)構(gòu)認(rèn)證2.2.1紅外光譜將樣品與KBr壓片，用IRPRESTIGE-21型紅外光譜儀測試樣品，實驗結(jié)果見圖4.45 50120還原溫度/C110-圖2鐵粉還原時反應(yīng)溫度對產(chǎn)率的影響從圖2可以看到:當(dāng)還原溫度在40~-50 C的時o0候，產(chǎn)率相近且較高，低于40 C時，隨溫度的升高而增加，高于40 C時，變化不大，由此可以看o1出，鐵粉還原時反應(yīng)溫度在40 C及更高時，產(chǎn)率較大，為節(jié)省能耗，較佳還原溫度為40 C.2.1.4重 氮化溫度對產(chǎn)率的影響40003023020001000500鐵粉與1-NMCH投料摩爾比為3.5:1，pH控Wavenumber/ca"制在5~6，反應(yīng)溫度在40 C左右進(jìn)行還原反應(yīng)，圖4環(huán)庚酮的紅外 光譜圖重氮化的pH在3~4,考察重氮化溫度對產(chǎn)率的影由圖4可以看出:在2930 cm'、2 850 cm-'響，得到實驗結(jié)果見圖3.左右處有兩個強吸收峰，分別是飽和的反對稱伸縮和對稱伸縮的-CH2;在1700 cm-' 處有一個強吸收峰，該峰是由C=0的伸縮振動引起的，受其他吸收帶干擾的較小，是判斷C=0存在的特征峰;在1 460 cm:'處，有一個比較弱的峰，該峰匯475.為_CH2的對稱變形引起的;在788 cm-'處，有一個比較弱的峰，該峰為CH2彎曲振動引起的。由47.0紅外譜圖中的這幾個主要的特征峰，可以證明產(chǎn)4.-品結(jié)構(gòu)存在C=O、-CH2 結(jié)構(gòu)。2.2.2核磁共振重氮化溫度/C用CDC13 作溶劑，以FMS作內(nèi)標(biāo)，利用圖3重氮化溫度對產(chǎn)率的影響JNM-FX-90C中國煤花空樣品。核磁共從圖3可以看到:當(dāng)重氮化溫度在0~5 C的時振儀器測試THCNMHG候，產(chǎn)率相近且較高，高于5“C時，隨溫度的升高由圖5可以以山;個大的刀」一各氫原子的歸404 .遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)第32卷，屬如下所示: 8=1.6 ppm處,為環(huán)庚酮分子C-CHz-C布為4: 8,符合環(huán)庚酮結(jié)構(gòu)的氫核比例。上氫原子共振信號: 8=2.5 ppm處，為環(huán)庚酮分子由紅外光譜和核磁共振譜圖可以得出:合成._CH2-C=0.上氫原子共振信號。由積分線可見:自樣品確實為環(huán)庚酮。左到右峰的面積為接近1:2,表明12個質(zhì)子的分圄5環(huán)庾嗣的核磁共撅譜圖2.3產(chǎn)品純度(2)制備的環(huán)庚酮的較佳反應(yīng)條件為:鐵粉與氣相色譜的條件為:填充柱最高溫度325 C,1-NMCH摩爾比為3.5 : 1.0, 鐵粉還原PH值為5~6,FID檢測器;柱升溫程序:初溫45 C,然后以40還原溫度為40 C，重氮化溫度為S C以下，重氮C/min升至280 C:載氣:氫氣30mL/min;空氣:化 pH為4~S.400 mL/min;氮氣(高純); 25 mL/min.在上述色譜(3)合成的環(huán)庚酮產(chǎn)品產(chǎn)率為48.69%.操作條件下，GC7890氣相色譜儀測試樣品實驗結(jié)參考文獻(xiàn):果見圖6.100000[|] Mull R P. Cuanidines with Antihypertensive Activity[]js. 088Journal of Organic Compounds, 1960, 25(9): 1953-1956.80000[2] Shih Yun-Er, Chen Chao-Tung. Synthesis of GuanethidineSulfte[J]. Bulletin of the Institute of Chemisty,60000Academica Sinica, 1980, 27(5): 19-22.40000-[3] Dauben H J, Cycloheptanone[J]. Organic Sytheses, 1963,8(4): 221-227.20000[41] 陳秀英,氽一成.胍乙啶的合成[U].藥學(xué)學(xué)報，1964,1(4): 281-284.[5]張榮成，高健，芳香族硝菡化合物還原制芳胺生產(chǎn)工藝0123436789101112314評析[]化工礦物與加工，2000, 8(8): 29-31. .[6]陳長應(yīng).芳胺重氨化在有機合成中的應(yīng)用[1喀什師范圈6環(huán)庚嗣的氣相色譜圖由氣相色譜圖及數(shù)據(jù)可以看到:合成產(chǎn)品的保學(xué)院學(xué)報, 2007, 28(6): 41-45.留時間為5.088 min,產(chǎn)品的純度為98.15%.[7]劉燦培,林金火，曾玲玲,等.漆酚與苯胺重氨鹽的偶聯(lián)反應(yīng)[].中國生漆, 2006, 25(1): 1-5.3結(jié)論[8]李懷剛.芳香伯胺重氮化的特殊反應(yīng)條件[]. Jourmal of(1)以1-NMCH 為主要原料，經(jīng)過鐵粉還原、Huaihail中國煤化工(3):4-5.YHCN MH G壬編校;劉亞兵.重氮化、擴環(huán)反應(yīng)合成環(huán)庚酮的方法是可行的。.