<G:\武汉工程大学\2023\第3期\董 鑫-1.tif>
图1 3, 4-二乙氧基苯乙胺的结构式
Fig. 1 Structure of 3, 4-diethoxyphenethylamine
现有的3, 4-二乙氧基苯乙胺的工业合成方法多用以下3种路线:
路线1虽然步骤较少,但是原料3, 4-二羟基苯乙腈的制备需要用到剧毒化合物氰化物,对环境污染较大,还可能造成人员伤亡。在合成3, 4-二乙氧基苯乙胺过程中催化加氢需高温高压操作,能耗较大,且总收率不高[16]。路线2中第一步乙基化反应用到的碘乙烷,以及Suzuki-Miyaura偶联反应中用到催化剂1,1’-双二苯基膦二茂铁二氯化钯[Pd(dppf)Cl2]价格偏贵[17-18]。路线3步骤比较简单,但是在催化加氢反应中,氢气易燃易爆炸,由羧酸胺化还原生成胺的过程中使用到了羟胺,羟胺性质不稳定,加热时也有爆炸的危险,对于之后的工业生产存在潜在危险[19-20]。
结合上述几种合成方法,选择从邻苯二酚出发,设计出新的合成路线,并对反应条件进行优化,降低能耗,提高产率。实验路线如图3所示。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
仪器:磁力搅拌器(IKA公司);旋转蒸发仪(亚荣公司);ZF-20D暗箱式紫外分析仪(巩义市予华仪器有限责任公司);核磁共振H谱仪INOVA400/500(布鲁克公司)。
反应试剂:邻苯二酚,无水三氯化铝,氯乙酰氯,硫酸二甲酯,邻苯二甲酰亚胺的钾盐,水合肼(上海泰坦科技有限公司)。溶剂有二氯甲烷,丙酮,DMF,乙醇,乙酸乙酯(国药公司)。以上试剂均为分析纯,且无进一步纯化。
1.2 实验步骤
1.2.1 3,4-二羟基-2’-氯苯乙酮(2)的合成 向装有搅拌装置的反应瓶中加入60 g(0.45 mol)三氯化铝和200 mL二氯甲烷,冰浴下搅拌0.5 h,然后缓慢加入21.5 mL(0.27 mol)氯乙酰氯,最后加入20 g(0.18 mol)邻苯二酚,室温下反应15 h,反应结束后将反应液倒入稀盐酸中淬灭,过滤,水洗,湿固体再用醋酸中和,用活性炭脱色回流纯化,过滤,干燥得到目标产物2(30.4 g,收率90.5%),熔点175~177 ℃,收率89.6%。通过研究反应物用量,反应温度和反应时间对反应收率的影响,确定最佳工艺方案。
1.2.2 3,4-二乙氧基-2’-氯苯乙酮(3)的合成 向装有搅拌装置的反应瓶中加入20 g(0.11 mol)化合物2、41.5 g(0.27 mol)硫酸二乙酯、及37.3 g(0.27 mol)碳酸钾和200 mL丙酮,升温至40 ℃反应6 h,反应结束后过滤,滤液浓缩,萃取,稀盐酸、饱和碳酸氢钠和饱和食盐水洗涤,合并有机相,干燥,浓缩,得到目标产物3(22.8 g,收率87.8%)。选用丙酮作溶剂,采用正交试验的方法,优化反应条件,确定最佳合成工艺。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.53~7.42 (d, J = 7.4 Hz, 2H), 6.89~6.69 (d, J = 8.9 Hz, 1H), 4.66 (s, 2H), 4.21~4.12 (m, 4H),1.49~1.30 (m,J=7.1 Hz, 6H)。
1.2.3 2-(2-(3,4-二乙氧基苯基)-2-氧乙基)异吲哚啉-1,3-二酮(4)的合成 向装有搅拌装置的反应瓶中加入15 g(0.06 mol)化合物3,1及2.6 g(0.07 mol)邻苯二甲酰亚胺的钾盐和50 mL DMF,升温至140 ℃,反应1 h,反应结束后,减压回收溶剂,20 mL乙酸乙酯萃取3次,合并有机相,无水硫酸钠干燥,减压浓缩得白色固体4(20.5 g,收率93.4%),熔点:145~153 ℃。
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.90~7.80 (dd, J = 5.5, 3.1 Hz, 2H), 7.75~7.70 (dd, J = 5.5, 3.0 Hz, 2H), 7.62~7.60 (dd, J = 8.4, 2.1 Hz, 1H), 7.52~7.51 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 6.92~6.85 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 5.09 (s, 2H), 4.16~4.01 (m, J = 21.1, 7.0 Hz, 4H), 1.49~1.33 (m, J = 16.7, 7.0 Hz, 6H)。
1.2.4 3, 4-二乙氧基苯乙胺(5)的合成 向装有搅拌装置的反应瓶中加入15 g(0.04 mol)化合物4、9.7 mL(0.16 mol)水合肼和20 mL二乙二醇,升温至120 ℃反应2 h,反应结束后降至室温,过滤,然后滤液加入5.6 g(0.1 mol)氢氧化钾,升温至180 ℃,反应过程中蒸除低沸物,反应4 h,反应结束后,20 mL乙酸乙酯萃取3次,合并有机层,有机相用50 mL饱和食盐水洗涤3次,无水硫酸钠干燥,减压浓缩得到黄色油状液体5(7.7 g,收率87.3%)。
2 结果与讨论
化合物3(3,4-二乙氧基-2’-氯苯乙酮)的工艺优化过程:
选择3个相关因素进行正交实验,化合物2、硫酸二乙酯与碳酸钾的摩尔比(A),反应时间(B),反应温度(C),确定它们的实验范围,进而确定最佳合成工艺。
对于A、B、C三个因子确定三个水平:
A(化合物2、硫酸二乙酯与碳酸钾的摩尔比):A1=1∶1.5∶1.5、A2=1∶2∶2、A3=1∶2.5∶2.5;
B(反应时间):B1=4 h、B2=6 h、B3=8 h;
C(反应温度):C1=20 ℃、C2=40 ℃、C3=60 ℃。
在不同实验条件下进行实验,计算反应收率,实验结果见表1。
从表1中可以看出,A3=1∶2.5∶2.5、B2=6 h、C2=40 ℃作为反应条件时,反应收率最高。从图4中可以看出,最佳组合为A3B2C2,即最佳工艺为:化合物7、硫酸二乙酯和碳酸钾摩尔比为1∶2.5∶2.5,反应时间6 h,反应温度40 ℃。
综上所述,化合物3的最佳合成工艺是:n(化合物2)∶n(硫酸二乙酯)∶n(碳酸钾)=1∶2.5∶2.5,溶剂为丙酮,反应温度为40 ℃,反应时间6 h,收率89.1%。
表1 三个因子对反应收率的影响
Tab. 1 Effects of three factors on reaction yields
[序号 A B C 收率 / % 1 A1=1∶1.5∶1.5 B1=4 h C2=40 ℃ 80.4 2 A1=1∶1.5∶1.5 B2=6 h C3=60 ℃ 74.2 3 A1=1∶1.5∶1.5 B3=8 h C1=20 ℃ 75.3 4 A2=1∶2∶2 B1=4 h C3=60 ℃ 78.2 5 A2=1∶2∶2 B2=6 h C1=20 ℃ 79.3 6 A2=1∶2∶2 B3=8 h C2=40 ℃ 85.6 7 A3=1∶2.5∶2.5 B1=4 h C3=60 ℃ 79.6 8 A3=1∶2.5∶2.5 B2=6 h C2=40 ℃ 89.1 9 A3=1∶2.5∶2.5 B3=8 h C1=20 ℃ 81.4 Ⅰ 229.9 238.2 236 Ⅱ 243.1 242.6 255.1 Ⅲ 250.1 242.3 232 K1 76.6 79.4 78.7 K2 81.0 80.9 85.0 K3 83.4 80.8 77.3 R 20.2 4.4 23.1 ]
<G:\武汉工程大学\2023\第3期\董 鑫-4.tif>[A1 A2 A3][86
84
82
80
78
76][K][B1 B2 B3][C1 C2 C3]
图4 三因子水平与K值关系图
Fig. 4 Relationship between three-fractor levels and K values
3 结 论
通过文献调研,结合当前盐酸屈他维林的生产工艺,发展了一条合成盐酸屈他维林中间体3, 4-二乙氧基苯乙胺的新路线。该路线所用原料廉价易得,反应步骤简单,产率较高,无风险等级较高的反应,有比较好的经济适用性。同时,在研究合成工艺的过程中,不断对反应条件进行优化,有效提高收率,使最终的总收率达到66.2%。