咪唑的合成工艺改进

第04期咪唑的台战艺改进科研开发咪唑的合成工艺改进钱永杨海'王建军吴磊(·州科技大化学':牛物程⑦院,江苏苏州315}:让L省环功能材枓点实验长。江苏苏州215摘要:在实验模!改逃隊唑传统生产匚艺中从水溶液兴真瘋制取炖的后畏取艺。采川氯仿荦取后常压燕制得纯净晖產:通过缩点测定。元分析和外谱等下段宀儡结构遇行了長徊和确定蝌究了料摩尔配比,反应温度,反应时问、暾削体积总用量及取级数等釜件对咪收半的影响。得到在n硫酸胺n醛:n乙二酸0.9:105:1.反应温度887,反旋时间6h,V氯伤总用量;滤液-30及举的最什条件下球哗的收半可以从传统牛产艺的4550%左有铝高到98关键词:合成;味吗:各取;E艺改进中图分类号:T02523文獻标识码:A文章编号:T1672-811402012)04449-041引言酸铵→反应釜→搅拌加热(85-88℃保温4h)→冷却咪唑是重要的精细化丁原料和中间体,有着广泛(至50-60℃)→石灰水中和(pH>10)→加热排氨用途。目前主要用于环氧树脂固化剂,用量占90%以(85~90℃,>lh)→过滤→滤液减压蒸水→高真空蒸上。随着杂环化学的迅速发展,咪唑及其衍生物在医馏得咪唑(120-150℃kPa馏分)。该法由于有硫酸钙药合成、农药杀菌剂、配位化学和生物无机化学等方的固废污染、高真空蒸馏能耗大、咪唑收率(45%左面受到日益广泛的重视,咪唑及其衍生物生成的配合右)和产品质量不尽如人意等问题,出现过一些改进物在分子催化、光电功能材料、比色分析、除草剂、方法如异丙醚萃取的后提取工艺、乌洛托品代替甲醛分子识别、自组装、抗肿瘤药物及核酸探针等领域有的合成方法、氨水取代硫酸铵的合成T艺、草酸铵代着广阔的发展前景"2.别。因此,咪唑的制备合成非常替硫酸铵的方法等。改进方法虽然有可能在咪唑的重要率和质量方面有一定的提高,但都需要高真空蒸馏的咪唑的合成方法主要有:①乙二醛与甲醛、硫工艺条件,工业上酸铵反应环合后氢氧化钙中和法;②邻苯二胺与甲酸常因很难达到高真空而不得不提高蒸馏温度,而生成苯并咪唑,再经双氧水氧化脱酸法;③溴乙醛咪唑对热敏感在高温下易结焦变质,造成咪法;④腈类合成法;⑤酒石酸法,等。这些方法普唑的收率和质量有所下降。同方法①相比,上遍存在固废等环境污染严重、产品收率和质量水平较述其他方法有些需要更加复杂的工艺路线,有些需要低的问题,收率一般不超过50-60%。咪唑的传统工消耗比较昂贵或者易燃易暴的原料如异丙醚,因此适业生产方法①的工艺流程如下:乙二醛、甲醛、硫合工业生产的不多,目前T业生产上主要应用的仍然是乙二醛环合中和法①。针对方法①的存在的咪唑后提取问题,我们研究选用化学性质比较稳定、水中溶解度小、易于蒸馏循环使用的氯仿直接从传统工艺过滤水溶液屮把咪唑萃取出来,然后常压蒸馏制取纯净咪唑中国煤化工件对产品收率的影响CNMH并降低生产成本,作者简介:钱永(190-),男.博1,副教授,硕1生导师主要从事细有机合成与污染控制化学研究为建奠定基础化工中间怀Chenmical Interned012年第04期HO +H(Ho ++soC HCIS21450图1咪噎的制备路线wA/ rM地0e图2咪咝产品()和咪唑标准品(b)的红外语图2实验部分式,通过改变甲醛和硫酸铵用量以及反应时间和温度21实验药品与仪器考察原料摩尔配比、反应时间和反应温度等合成条件化学药品:乙二醛(40)、甲醛(37%)、硫酸对咪唑总收率的影响。恒定合成条件,考察氯仿用量铵、氢氧化钙、氯仿均为国产分析纯试剂。及萃取级数对产品总收率的影响。主要仪器:sCW-4显微熔点仪,上海;24产物的元素分析和红外光谱表征Elementar Vario EL-Ⅲ型元素分析仪,德国; Spectrum产品中C、H、N的元素分析釆用燃烧法测定;通BXⅡ型傅里叶变换红外光谱仪,美国。过采用IR(溴化钾压片法)测试纯咪唑标准品和合成22咪唑的合成和提取路线产品来确定合成产品的分子结构23咪唑的合成、萃取及其影响因素研究3结果与讨论在250m的三口瓶中加入15g质量分数为40%的乙3.1产物结构表征和确定二醛(0.1034mol)及以乙二醛为基准按预定摩尔比计由于咪唑的结构和组成比较简单,本文只做了熔算的甲醛和硫酸铵,搅拌,加热到预定反应温度,保点测试、元素分析和红外分析,但足以表征和确定其温回流反应到预设时间。然后冷却至50-600°,用石灰分子结构。合成产品熔点测定结果为8990℃(文献水中和至pH值达10以上,升温至88-900C,排氨2h稍值:90-91℃)。合成产品的元素分析C3H4N2理论冷,过滤,滤饼用热水洗涤。将洗液与滤液合并成萃值%实测值%)]:C,5293(52.84);N,41.15(41.09);取滤液,用滤液体积·定倍数的氯仿进行萃取,如果H,592(5.79)。图2(a)和(b)分别为合成产品和分析纯咪是分级萃取将各级萃取相合并蒸馏回收氯仿,同时萃唑标中国煤化工ˉ物与标准品红外光取相蒸馏到近干时会析出咪唑晶体,稍冷,过滤得到谱非CNMHG分析和红外分析结无色咪唑晶体。恒定萃取剂用量和等体积三级萃取方果,司以;mL纯净的咪唑。味唑的合成T艺改进32合成条件对咪唑收率的影响(3)在n硫酸胺:甲醛:乙醛=0.95:1.05:1,其在恒定氯仿总体积用量为3倍滤液体积和等体积三它条件不变的条件下,考察反应温度对产品收率的影级萃取的条件下,考察了乙二醛、甲醛、硫酸胺等原响,结果发现温度在84℃以下基本不反应,收率低于料的摩尔配比、反应温度、反应时间等合成条件对产20%,反应温度高于89℃后在反应一段时间后,反应品总收率的影响液颜色很容易变深变黑、有部分炭化,后续的提纯变(1)在乙二醛用量15g01034ml,n乙.醛n甲醛得较为复杂,对最终产品的色泽有一定影响,也影响=l:1,反应温度85-86℃,反应时间5h,考察硫酸铵用咪唑的产品质量、在86-87℃条件下反应,可以获得量对产率的影响,结果如图3:由图可见在实验条件596%的收率。下,硫酸铵与乙二醛用量摩尔比为095:1的时候收率最(4)在乙二醛、甲醛及硫酸铵摩尔比为n硫酸胺:n高为591%。更低的摩尔比对应较低的收率可能是由于甲醛n乙二醛=0.95:1.05:1,反应温度控制在86-8℃其硫酸铵作为一种反应原料用量低于计量比不足引起的它条件不变的条件下,考察反应时间对产品收率的影而硫酸铵用量等于或超过计量比时产率也会降低,这可晌,结果如图5。由图可见反应到6小时后产品收率基能是因为过多的硫酸铵会导致后续氢氧化钙中和时候产本稳定在597-59.8%。因此生产过程中反应回流时向在生更多的固体残渣会造成更多的咪唑损失6-7小时即可达到最大产品收率。58.585756.555.503图4反应时间对产品收的影响图3硫酸铵用量对产品收率的影响(2)在n硫酸胺:n乙二醛=0.95:1,其它条件不变33萃取剂用量及萃取方式对咪唑收率的影响的条件下,考察甲醛用量对咪唑收率的影响,结果如在n硫酸胺:n甲醛n乙二醛=0.95:1.05:1,反应温度图4。由图可见甲醛用量以乙二醛为基准摩尔比为105控制在86-87℃,反应时间为6h的条件下,考察萃取剂时咪唑收最高达到53不同用量(氯仿用量总体积与滤液体积比)及萃取操作方式(单级和等体积二级及三级萃取)对产品收率的影响,结果如表1。对于产品收率等体积三级萃取的59.2萃取方式明显优于单级和二级萃取。在氮仿总体积用量为滤液体积30倍时,等体积三级萃取的产品收率最高,可以达到598%。单级萃取效率较低,在氯仿用量较大的情况下采用单级和二级萃取不仅产品收率较低,蒸馏过程还会带来不必要的热能消耗,因此单级萃取不可取095中国煤化工图4甲醛用量对产品收車的影响H离CNM不唑后再常压蒸馏分1乙,凹.L业生产方法的高真化工中间体Chenmical intermediate2012年第04期表1氯仿体积用量及萃取级数对产品收率(%)的影响V合:V壤1.5:1241273033单级46.645945.845.7454萃取级数二级49853853.553.2529三级51555.456.759858.5空蒸馏生产工艺相比,可以克服真空度很难保障以及教育出版社,2005。较低的产品收率和产品质量问题。实验室规模上研究2伍晓春。咪唑类化合物的合成与应用研究精细与专用化学萃取剂氯仿用量、萃取级数以及合成反应条件对产品品,2010,18(7):51-55。收率的影响,得到在n殿n甲nw=095:1.05:1、反应3]李焱,马会强,王玉炉。苯并咪唑及其衍生物合成与应用研究进温度86-87℃、反应时间为6h、V分:V姨液=30:1以及展门。有机化学,2008,28(2):210-217级萃取的条件下,咪唑的收率可以从传统生产方法的4段行信。实用精细有机合成手册M北京:化学工艺出版社,45-50%左右提高到最大收率59.8%,表明该方法具有良好的工业应用前景。5]任军,朱顺鑫。咪唑合成新T艺门。化学世界,199,38(8):参考文献]刑其毅、裴伟伟、徐瑞秋、裴坚。基础有机化学M。北京:高等Process Improvement on the synthesis of ImidazoleQian long Yang Hai Wang Jianjun, Wu Lei( School of Chemical and Biological Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215011, Jiangsu, China;2 Jiangsu Key laboratory of Environmental Functional Material, Suzhou 215009, Jiangsu, China)Ahstract: The process improvement on the production of imidazole through chloroform extraction and then ambientpressure distillation has been carried out under lab-scale to solve the high-vacuum distillationm of imidazole aqueoussolution in the conventional production process. The extracted imidazole with this pmcess was characterized and confirmed bymelt point test, elemental analyses and FT-IR spectrum. The impacts of sorne reaction and operation factors including reactantmole proportions, reaction temperature and reaction time, amount of chloroform and extraction stages on the total yield ofidazole were investigated roundly in this work. The results showed that the total yield of imidazole can be improved to urImaximum 9.81, frn 453. ro in the tradlitional produetion prees中国煤化工nallelvdlenGlvoxal-0.9 1.00: 1. reaction temperature 8i-87C. reaction tine fh, v ChlorCNMHGMey worls: synthesis, imidazole extraction. proress imprmener