2-氨基-1,10-邻菲罗啉的合成工艺研究

唐文渊 郑人华 赵瑛梅 周清清

（台州学院医药化工学院，浙江 台州318000）

邻菲罗啉及其衍生物是一类重要的化工中间体，具有许多重要的作用，如作为光敏剂和光催化剂，一些超分子化合物的重要组成部分，和生命科学研究中重要的电子传递剂等[1-3]；也广泛应用于染料、医药、添加剂、表面活性剂、螯合剂、光度分析剂以及电致发光材料等领域[4-9]。

长期以来，科研工作者通过取代反应在1,10-邻菲罗啉的不同位置引入取代基和官能团，改变1,10-邻菲罗啉的配位结构，从而得到许多新颖的以1,10-邻菲罗啉为基体的新型配体，并发现其与过渡金属形成的配合物表现出良好的光化学、电化学以及生物学性能[10-15]。在此，笔者课题组在文献的基础上，以1,10-邻菲罗啉为原料，经氧化和氯化反应生成2-氯-1,10-邻菲罗啉，再与碳酸钾及乙酰胺作用合成2-氨基-1,10-邻菲罗啉[16]。并改进了合成方法，探讨影响反应的因素。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Varian NMR-200 MHz型核磁共振仪（氘代氯仿为溶剂，四甲基硅烷TMS作内标）；Quattro Micro API型质谱仪；IR用IR-408型红外分光光度计测定，KBr压片；熔点用WR-52数字熔点仪测定，温度未经校正。

所有原料以及溶剂，均为商品试剂。所有反应均使用TLC跟踪，紫外灯检测，产物用柱层析分离。TLC板用硅胶GF 254与羧甲基纤维素钠自制，使用前活化，柱层析用粒径0.48～0.75mm硅胶进行。

1.2 合成实验

1.2.1 1,10-邻菲罗啉氧化物的合成

在100 mL的三口烧瓶中分别加入1,10-邻菲罗啉一水合物5.0 g（25.2 mmol）、质量分数30%的双氧水3.0 mL和乙酸30 mL，升温至70℃反应3 h，接着加入3.0 mL双氧水继续反应3 h，然后冷却至室温，再加入2.0 mL双氧水，搅拌10 h后，旋转蒸发使反应液浓缩至10 mL，随后加入水35 mL，再次旋转蒸发浓缩为10mL，然后边搅拌边加入无水碳酸钾50 g，接着将此反应物转入500 mL分液漏斗中，加入300mL三氯甲烷萃取，静置3 h后分离，再在此溶液中加入适量的活性炭和无水硫酸镁，静置20min后减压抽滤，将滤液蒸干得到绿色粉末固体3.11 g，收率为62.6%。熔点172～176℃。

反应式为：

1.2.2 2-氯-1,10-邻菲罗啉的合成

在100 mL三口烧瓶中分别加入1,10-邻菲罗啉氧化物1.0 g（5.1 mmol）、氯化钠5.0 g和N,N′-二甲基甲酰胺（DMF）15.0mL，混匀；在0℃下，用滴管小心的加入三氯氧磷2.0 mL（21.8 mmol），然后加热至100℃维持8 h；反应结束后冷却至室温，加入40 mL水，摇匀，用氨水溶液调节反应液pH至7～8，再加入氯化钠固体至反应液饱和，减压抽滤除去滤渣，用三氯甲烷萃取（30 mL×3），合并萃取液，再用饱和盐水洗涤（30mL×3）。然后在溶液中加入适量的无水硫酸镁，静置20 min，减压抽滤除去固体滤渣，旋转蒸发得到粗产品。反应式为：

将粗产品通过柱色谱（洗脱剂乙酸乙酯、正己烷体积比3:2）分离提纯，得到黄色固体0.66 g，收率为60.2%。熔点128～130℃；1H NMR（200 MHz，CDCl3）δ：9.23（dd，J=1.6，4.0 Hz，1H），8.28～8.23（m，1H），8.22（d，J=8.8 Hz，1H），7.81～7.77（m，2H），7.65～7.62（m，2H)；IR（KBr）：3 445、2 925、1 582、1 492、1 440、1 394、1 332、1 221、1 124、1 071、840、730、615 cm-1.MS（ESI):m/z 215.1（M+).

1.2.3 2-氨基-1,10-邻菲罗啉的合成

在100mL三口烧瓶中分别加入2-氯-1,10-邻菲罗啉1.0 g（4.7 mmol）、乙酰胺6.0 g（101.7 mmol）和碳酸钾4.0 g，加热搅拌，升温至180℃并维持反应2.0 h，反应结束后冷却至室温，加入水30 mL，用二氯甲烷萃取此混合物（50mL×4），合并萃取液，再用饱和盐水洗涤（30 mL×3），然后在溶液中加入适量的无水硫酸镁，静置20 min，减压抽滤除去固体杂质，旋转蒸发得到粗产品。反应式为：

将粗产品通过柱色谱（洗脱剂NH4OH（质量分数25%）、甲醇乙酸乙酯体积比3:7:90）分离提纯，得到黄色固体粉末0.56 g，收率为61.1%。熔点202～20 4℃；1H NMR（200 MHz，CDCl3）δ：9.11（dd，J=1.6，4.2 Hz，1H），8.20～8.16（m，1H），8.00（d，J=8.8 Hz，1H），7.67（d，J=8.6 Hz，1H），7.57～7.50（m，2H），6.92（d，J=8.8Hz，1H），5.19（brs，2H）；IR（KBr）：3 420，3 193，2 924、1 632、1 591、1 513、1 464、1 294、1 145、844、740 cm-1；MS（ESI）m/z：195.5（M+）。

2 结果与讨论

2.1 合成2-氯-1,10-邻菲罗啉条件优化

2.1.1 投料比

使用实验室制备的1,10-邻菲罗啉氧化物与三氯氧磷经氯化反应得到2-氯-1,10-邻菲罗啉，考察了不同的邻菲罗啉氧化物（投料量保持1.0 g）与三氯氧磷（POCl3）的投料比对反应收率的影响，结果见表1。

表1 反应投料比对氯代反应收率的影响Tab 1 Effect of material ratio on product yield of chloro-reaction

由表1可知，当反应物邻菲罗啉氧化物与三氯氧磷的投料比减小时，反应收率也随着明显增加。但是当投料比从1 g:2.0 mL继续减小至1 g：2.5 mL时，反应的收率并没有随之增加，表明当投料比为1 g：2.5mL时反应基本完全，再增大比例不经济，所以选择此反应的投料比为1 g:2.0 mL。

2.1.2 溶剂用量

反应时间均为8 h，考察溶剂DMF用量对该反应的影响，结果见表2。

表2 溶剂用量对氯代反应收率的影响Tab 2 Effect of solvent volume on product yield of chloro-reaction

由表2可知，溶剂用量对反应收率的影响较大，当溶剂用量为15.0mL时，反应收率达到较大。可能是此反应为单分子取代反应，溶剂用量的多少影响了反应物的含量，适宜的溶剂用量可以促进反应的进行。溶剂量太大时反应物含量相对较低，则反应分子之间的碰撞几率就小，反应产率会有所降低；当溶剂量太小时反应物含量太大，副反应也会比较多，可能会发生二取代反应，反应收率也会下降。综合上述实验结果，选择二甲基甲酰胺溶剂用量15.0mL为宜。

2.1.3 反应时间

考察反应时间对该反应的影响，结果见表3。

由表3可知，反应收率是随着反应时间的增加而明显增加。但是当超过8 h时，反应的收率并没有随着增加，可能是8 h的反应时间已经接近了反应的终点，再延长反应时间是不经济的，所以选择反应时间为8 h为宜。

2.2 合成2-氨基-1,10-邻菲罗啉条件优化

2.2.1 投料比

使用实验室制备的2-氯-1,10-邻菲罗啉经氨基化反应得到2-氨基-1,10-邻菲罗啉，考察了不同的2-氯-1,10-邻菲罗啉（保持1.0 g）与乙酰胺（C2H5ON）的投料比对反应收率的影响，结果见表4。

表4反应投料比对氨基化反应收率的影响Tab 4 Effect of material ratio on product yield of amination reaction

由表4可知，当反应物2-氯-1,10-邻菲罗啉与乙酰胺的投料质量比大于1:6时，反应收率是随着投料比的减小而明显增加；而继续减小投料质量比小于1:7时，反应的收率并没有随之增加，这表明当投料质量比为1:6时，反应基本完全，再增大比例不经济，因此选择投料质量比1:6为宜。

2.2.2 温度

考察反应温度对该反应的影响，结果见表5。

表5 反应温度对氨基化反应收率的影响Tab 5 Effect of reaction temperature on product yield of amination reaction

由表5可知，当反应温度小于120℃时，反应基本不进行，收率很低；升高反应温度至120～180℃时，反应进行顺利，反应的收率随着反应温度的升高而明显增加；而继续升高反应温度时，产率并没有继续增加。综上所述，选择反应温度180℃为宜。

2.2.3 反应时间

考察反应时间对该反应的影响，结果见表6。

表6 反应时间对氨基化反应收率的影响Tab 6 Effect of reaction time on product yield of amination reaction

由表6可知，随着反应时间的延长，反应收率逐渐提高。可能是反应时间越充裕，反应就越完全。但当反应时间从2.0 h增加到2.5 h，反应收率并没有增加。因此选择反应时间2.0 h为宜。

3 结论

研究了以1,10-邻菲罗啉为原料经氧化、氯代反应合成2-氯-1,10-邻菲罗啉，再经氨基化反应得到2-氨基-1,10-邻菲罗啉的工艺，收率分别达到60.2%和61.1%。同时对该工艺中氯代反应和氨基化反应的反应投料比、溶剂用量、反应温度和时间等重要因素进行了考察，得到氯代反应的优化反应条件为：投料比为1 g:2mL，溶剂DMF用量为15 mL，反应时间为8 h；氨基化反应的优化反应条件为：投料质量比为1:6，反应温度为180℃、时间为2.0 h。

该方法具有原料易得、反应条件温和、高效经济、工艺简单、绿色环保等特点，可为邻菲罗啉衍生物的产业化提供借鉴。

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