2-甲基-5-硝基咪唑的合成研究

冯玉铖 冀朝阳 秦晓东 温波

摘要：本文研究的是2-甲基-5-硝基咪唑的合成问题。通过介绍2-甲基咪唑、2-甲基-5-硝基咪唑的试验原理和操作，以及精制2-甲基咪唑和2-甲基-5-硝基咪唑，并对因素进行研究，确定最佳合成条件。

关键词：2-甲基-5-硝基咪唑2-甲基咪唑中间体

1 实验部分

1.1 2-甲基咪唑的合成

1.1.1 实验原理 乙醛，乙二醛与碳酸氢铵的环合反应[1]。

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1.1.2 实验操作 碳酸氢铵17.7g，水10ml加入三口烧瓶，用铁架台固定于磁力加热搅拌器上，反应15min，碳酸氢铵完全溶于水后，冷却烧瓶。取13.5g乙二醛和12g乙醛充分混合，在冷却中滴加混合液。滴加完毕，在室温下搅拌反应2h。升温至50℃，并恒温0.5h后，取下三口烧瓶，将溶液转至圆底烧瓶中，经浓缩至干，得2-甲基咪唑。

1.2 2-甲基-5-硝基咪唑的合成

1.2.1 实验原理 2-甲基咪唑与浓硫酸和浓硝酸在催化剂的作用下生成2-甲基-5-硝基咪唑[2]。

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1.2.2 实验操作 取5.4ml浓硫酸，加入三口烧瓶，加入搅拌子，固定在加热搅拌器上搅拌，加入4g2-甲基咪唑，加入2g硫酸钠，搅拌下加热升温。温度升至150~160℃时缓慢滴加4ml浓硝酸。滴加完毕，继续搅拌1h。反应结束，先取出漏斗，再停止加热，温度降至140℃以下时，加入10ml水，取下三口烧瓶放入冷水中冷却至室温。将反应液从三口烧瓶转移至烧杯，用氨水调节其pH值至3.5~4，趁热过滤、水洗、烘干，得2-甲基-5-硝基咪唑。

1.3 2-甲基咪唑和2-甲基-5-硝基咪唑的精制

1.3.1 实验原理 2-甲基咪唑溶于水，可将2-甲基咪唑溶于水，在蒸发器上浓缩。2-甲基-5-硝基咪唑呈两性，溶于无机强酸，用浓盐酸溶解2-甲基-5-硝基咪唑，用氨水调节pH值，使2-甲基-5-硝基咪唑析出晶体，以达到分离提纯的目的[3]。

1.3.2 实验操作 取粗品2-甲基咪唑适量加入圆底烧瓶，向烧瓶中加入适量水以完全溶解2-甲基咪唑。将圆底烧瓶置于旋转蒸发器上减压蒸发，将2-甲基咪唑再次浓缩。取1g2-甲基-5-硝基咪唑粗品加入烧杯中，向烧杯中加入10ml浓盐酸，往烧杯里慢慢边搅拌，边滴加氨水调节pH值，经烘干，控制80℃温度，得淡黄色结晶体。

2 结果与讨论

2.1 反应时间的影响 2-甲基咪唑产量如表2.1.1所示：最佳反应时间为2h。

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2-甲基-5-硝基咪唑产量如表2.1.2所示：最佳反应时间为1h。

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2.2 反应温度的影响 2-甲基咪唑产量根据表2.2所示：其最佳温度在30℃。

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另外，硝化温度对于硝化产物异构体的生成比例也有影响。实验由于没有移出热，所以硝化温度为150~160℃。

2.3 原料配比的影响 2-甲基咪唑产量如表2.3所示：乙醛与乙二醛的最佳摩尔比为1.2:1。

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2.4 混酸配比的影响 2-甲基-5-硝基咪唑产量如表2.4所示：2-甲基-5-硝基咪唑的产量随着硫酸含量的增高而提高。当硫酸过量时，产物分离提纯变得困难[4]。

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3 结论

乙醛、乙二醛与碳酸氢铵反应生成2-甲基咪唑，再将2-甲基咪唑与浓硫酸和浓硝酸组成的混酸在150~160℃下硝化反应得2-甲基-5-硝基咪唑。其中，2-甲基咪唑的合成反应适宜的反应温度为30℃，适宜的反应时间为2h，乙醛、乙二醛摩尔比为1.2:1。2-甲基-5-硝基咪唑的合成反应适宜的温度为150~160℃，适宜的反应时间为1h，适宜的混酸配比为1:2.1。

参考文献：

[1]陈立功，王东华，宋传君等.药物中间体合成工艺[M].北京:化学工业出版社，2001.5.

[2]陈先明，段长生，胡宝妹.2-甲基-5-硝基咪唑的性质、合成与应用[J].湖北化工.1993.2.

[3]杨世昕.2-甲基-5-硝基咪唑酸碱两性解离常数的测定[J].华西医科大学学报.1999.3.

[4]韩长日，宋小平.精细有机中间体制造技术[M].北京:科学技术文献出版社，2004.2.