间氨基乙酰苯胺的合成及分离研究

王瑞灵，陈永杰，曹 爽，张 芮

(沈阳化工大学 化学工程学院， 辽宁 沈阳 110142)

间氨基乙酰苯胺是一种重要的化工原料及中间体，广泛应用于染料等精细化工品的生产，是分散紫93、红玉等分散染料的中间体[1-2].目前合成间氨基乙酰苯胺类染料中间体的方法主要为乙酰化法[3-8]，常用的酰化剂有乙酸酐和冰乙酸.陈良珑等[6]以间苯二胺为原料，无机酸HX为保护剂，乙酸酐作为酰化剂，氧化镁为缚酸剂，在水溶液中0～5 ℃条件下反应3 h，间氨基乙酰苯胺收率为90 %.该工艺乙酸酐的使用需加入大量的缚酸剂.赵国生等[7]将间苯二胺、氢溴酸和冰乙酸混合，在80～99 ℃条件下反应20～40 h，间氨基乙酰苯胺收率为80 %左右，氢溴酸的使用对环境造成了一定的危害.冯玉婷等[8]以间苯二胺和冰醋酸为原料，氯化氢气体为保护剂，合成间氨基乙酰苯胺，收率较高.

从成本和绿色环保的角度考虑，乙酸酐不是好的酰化剂.乙酸酐作为酰化剂会造成废液中含有大量醋酸，存在废液难处理的问题.工业上常用冰乙酸作为酰化试剂.

本文以间苯二胺和冰乙酸为原料，质量分数36 %的盐酸为保护剂，合成间氨基乙酰苯胺.确定了较为合适的反应条件；采用柱层析法对产物进行分离提纯，通过FT-IR、1H-NMR、LCMS分析鉴定了产物结构.

1 实验部分

1.1 药品与仪器

间苯二胺，薄层层析硅胶(GF254)、柱层析硅胶(200～300目)均为化学纯试剂；质量分数36 %的盐酸、冰乙酸、无水乙醇、环己烷、乙酸乙酯、羧甲基纤维素钠均为分析纯试剂.

GOOD-LOOK1000型薄层色谱仪,上海科哲公司；NEXUS-470型红外光谱仪,美国热电公司；AdvanceⅢ型核磁共振仪，瑞士Bruker公司；LCMS-2020型液-质联用仪，山东科技有限公司.

1.2 间氨基乙酰苯胺的合成

1.2.1 实验方法

以盐酸为氨基保护剂，保护间苯二胺中的一个氨基形成无机酸盐，防止两个氨基均被酰化，间苯二胺与冰乙酸反应生成间氨基乙酰苯胺.

反应过程如下：

1.2.2 实验步骤

(1)间氨基乙酰苯胺的合成

间苯二胺、盐酸与冰乙酸以摩尔比1∶1.4∶1.2进行反应.将2.16 g间苯二胺加入到装有温度计、冷凝回流装置的100 mL三口烧瓶中，以25 mL水为溶剂，通入氮气，升温至70 ℃，磁力搅拌使间苯二胺完全熔化后，加入质量分数为36 %的盐酸保温2 h.继续升温至98 ℃，再加入冰乙酸保温15 h.每隔1 h取定量反应液，TLC监测反应进程.当间苯二胺反应基本完全后，降温至25 ℃以下,有晶体析出.抽滤，多次冷水洗涤滤饼，得白色晶体，即间氨基乙酰苯胺.称质量，并计算收率.

(2)薄层色谱法(TLC)监测反应过程

以GF254薄层层析硅胶为固定相，展开剂为二氯甲烷与乙酸乙酯的混合溶剂(体积比为4∶9)，薄层板在紫外254 nm波长下显色，TLC结果如图1所示.

1 间苯二胺 2 间氨基乙酰苯胺 3 间苯二胺双酰化物图1 反应过程的TLC图Fig.1 The TLC diagram of the reaction process

1.3 产物的分离提纯

柱层析法分离提纯间氨基乙酰苯胺：(1)干法拌样，在单口烧瓶中分别加入1.5 g产物溶于3 mL乙醇,并加入3.0 g已活化的200～300目柱层析硅胶(110 ℃下干燥1 h)，充分振荡使产物溶解，旋蒸除去乙醇;(2)干法上样，依次将活化的柱层析硅胶、附有产物的硅胶和石英砂加入直径为3.7 cm、高度为15 cm的层析柱中，淋洗剂为环己烷与乙酸乙酯的混合溶剂(体积比为4∶9)，对分离提纯后的间氨基乙酰苯胺进行结构表征，分离结果如图2所示.

1 间苯二胺 2 间氨基乙酰苯胺 3 间苯二胺双酰化物图2 柱分离的TLC图Fig.2 The TLC diagram of separation on columns

1.4 结构鉴定

对柱分离产物进行FT-IR、1H-NMR、LCMS分析.

红外光谱(4 000～400 cm-1)分析，采用溴化钾KBr压片法测定.

核磁共振氢谱分析，采用CDCl3为溶剂，TMS为内标物，500 MHz检测.

液-质分析，流动相泵A采用water/0.05 %TFA，泵B采用ACN/0.05 %TFA，电离化模式：ESI.

2 结果与讨论

2.1 温度对乙酰化反应的影响

固定反应条件：间苯二胺、盐酸与冰乙酸的摩尔比为1∶1.2∶1.通过TLC监测间苯二胺斑点消失的时间，考察不同温度对反应的影响,结果见表1.

表1 温度对反应的影响Table 1 Effect of temperature on the reaction

由表1可以看出:随着温度升高，反应时间逐渐缩短,98 ℃时，15 h间苯二胺斑点完全消失，表明反应完全；继续升高反应温度至101 ℃时，反应体系颜色变黑.因此98 ℃为较佳反应温度，在此温度下，产物中仅有图1中物质2生成，FT-IR、1H-NMR、MS表征物质2为间氨基乙酰苯胺.

2.2 盐酸用量对乙酰化反应的影响

固定反应条件：反应温度为98 ℃，间苯二胺与冰乙酸的摩尔比为1∶1.通过TLC监测间苯二胺斑点消失的时间，考察盐酸用量对反应的影响，结果见表2.

表2 盐酸用量对反应的影响Table 2 Effect of HCl dosage on the reaction

由表2知:当间苯二胺与盐酸摩尔比为1∶1.2时，间苯二胺斑点消失，在此条件下有少量图1中物质3生成，说明氨基保护不完全；增大盐酸用量至摩尔比为1∶1.4和1∶1.6时，间苯二胺斑点消失，反应完全.确定间苯二胺与盐酸较佳摩尔比为1∶1.4，在此条件下仅有图1中物质2生成.

2.3 冰乙酸用量对乙酰化的影响

固定反应条件：反应温度为98 ℃，间苯二胺与盐酸的摩尔比为1∶1.4，反应时间20 h.通过TLC监测间苯二胺斑点消失的时间，考察冰乙酸用量对反应的影响，结果见表3.

表3 冰乙酸用量对反应的影响Table 3 Effect of glacial acetic acid dosage on the reaction

由表3知:当间苯二胺与冰乙酸摩尔比为1∶0.8和1∶1.0时，间苯二胺斑点不消失，说明反应进行不完全；增大冰乙酸用量至摩尔比为1∶1.2时，间苯二胺斑点消失，反应完全,在此条件下仅有图1中物质2生成；继续增加冰乙酸用量至摩尔比为1∶1.3时，产物中有少量的物质3生成，此反应条件是冰乙酸过量较多，根据物质3在TLC图1中的展开位置，分析物质3可能为间苯二胺的双酰化产物.因此,确定间苯二胺与冰乙酸较佳摩尔比为1∶1.2.

2.4 时间对乙酰化的影响

固定反应条件：反应温度为98 ℃，间苯二胺、盐酸与冰乙酸的摩尔比为1∶1.4∶1.2，考察反应时间对产物间氨基乙酰苯胺收率的影响，结果见表4.

表4 反应时间对产物间氨基乙酰苯胺收率的影响Table 4 Effect of reaction time on yield of m- Acetamidoaniline

由表4知:反应时间为13 h、14 h时，间氨基乙酰苯胺收率较低；反应时间为15 h时，收率86.1 %；当反应时间为16 h时，TLC分析表明产物有两种，即图1中的物质2和物质3，物质2间氨基乙酰苯胺的收率降低.因此,确定较佳反应时间为15 h.

2.5 产物的结构分析

IR(KBr)，v，cm-1：3 415、3 383(N—H伸缩振动特征吸收峰)；2 978、2 803(甲基上C—H伸缩振动峰)；1 694(C===O伸缩振动峰)；1 597、1 541、1 498(苯环C===C骨架振动峰)；1 128(烷基的C—N伸缩振动峰)；794、778、689(苯环间位二取代特征峰).

1H-NMR(CDCl3，500M),δ:7.20(s，1H，ArH)，7.09 (t，1H，J=15 Hz，ArH)，6.63(d，1H，J=10 Hz，ArH)，6.44 (d，1H，J=5 Hz，ArH)，3.73(s，2H，NH2)，2.16 (s，3H，CH3).

质谱分析结果为m/z151(M+1)：150.08.

结合以上FI-IR、1H-NMR、MS分析，可以确定产物为间氨基乙酰苯胺.

3 结 论

(1) 盐酸为保护剂、冰乙酸为酰化试剂制备间氨基乙酰苯胺，通过单因素探索，得到了较好的工艺条件：间苯二胺、盐酸、冰乙酸的摩尔比为1∶1.4∶1.2，反应温度为98 ℃，反应时间为15 h.采用TLC方法监测上述反应进程，展开剂配比为：V(二氯甲烷)∶V(乙酸乙酯)=4∶9.

(2) 采用柱层析法对间苯二胺乙酰化粗产物进行分离提纯，粒度为200～300目的柱层析硅胶为吸附剂，环己烷与乙酸乙酯的混合溶剂(体积比为4∶9)为流动相，将分离提纯后的产物通过FT-IR、1H-NMR、LCMS进行了结构鉴定，确认产物为间氨基乙酰苯胺，柱层析分离提纯后的产物收率为86.1 %.