・６・ 山东化工 ＳＨＡＮＤ０ＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵｓＴＲＹ ２０１８年第４７卷 邻苯二甲酰氨基乙酸的合成优化 卢 雪，代文斐，陈 鑫，丁金娜 （青岛大学，山东青岛２６６０００） 摘要：通过在Ｎ，Ｎ一二甲基甲酰胺和Ｎ一甲基吗啉的体系中加入苯酐和甘氨酸制备了邻苯二甲酰氨基乙酸。考察了苯酐与甘氨酸的质 量之比、加热反应时间、反应温度、反应功率对邻苯－－ｒｐ酰氨基乙酸合成的影响。通过微波辅助合成反应仪来提高有机产率，发现当苯 酐和甘氨酸的质量之比是２：１，反应温度是８Ｏ℃，反应时间是６０ｓ，反应功率是６０％所制得邻苯二甲酰氨基乙酸的产率最高，为６４．８％。 关键词：邻苯二甲酰氨基乙酸；微波辅助合成反应仪；合成；产率 中图分类号：ＴＱ２４６．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—０２１Ｘ（２０１８）Ｏ１—０００６－０２ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｈｔｈａｌｙｌａｍｉｎｏ——ａｃｅｔｉｃａｃｉｄ Ｌｕ Ｘｕｅ，Ｄａｉ￣ｎｆｅｉ，Ｃｈｅｎ Ｘｉｎ，Ｄｉｎｇ Ｊｉｎｎａ （Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｎ，ｎ—ｄｉｍｅｔｈｙｌｆｏｎｎａｍｉｄｅ ａｎｄ ｎ—ｍｅｔｈｙｌｍｏｒｐｈｏｌｉｎｅ，ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｉｄ ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ａｄｄｉｎｇ ｐｈｅｎｙｌａｎｈｙｄｒｉｄｅ ａｎｄ ｇｌｙｅｉｎｅ．Ｅｘａｍｉｎｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｐｈｅｎｙｌａｎｈｙｄｒｉｄｅ ｗｉｔｈ ｇｌｙｃｉｎｅ ａｎｄ ｈｅａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ，￣ｒｅａｅｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｏｒｍｙｌ ａｍｉｎｏ ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｙｉｅｌｄ．Ｔｈｅ ｏｒｇａｎｉｃ ｙｉｅｌｄ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ ａｎｄ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｗｈｅｎ ｐｈｅｎｙｌａｎｈｙｄｒｉｄｅ ｗｉｔｈ ｇｌｙｅｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｒａｔｉｏ ｉｓ ２：１，ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ６０ｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ８０￣Ｃ ｗｈｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｆｏｒｍｙｌ ａｍｉｎｏ ａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ ｙｉｅｌｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｍａｘｉｍｕｍ ｏｆ ６４． ８％． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｈｔｈａｌｙｌａｍｉｎｏ—ａｃｅｔｉｃａｃｉｄ；ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ；ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ｙｉｅｌｄ 目前在本科有机化学实验教学中大多使用传统的化学合 率 。微波加热能够显著改变化学反应速率。大量的实验研 成方法，如蒸馏、分馏、回流等，但传统合成有机化学也有弊端， 合成时间长、效率低。随着科技的发展，微波辅助合成反应… 称为提高有机合成效率的一个重要方法，且应用越来也广泛。 虽然微波化学反应机理和相关理论研究还没有形成完善的体 系，但是与传统的加热方法相比，微波反应具有反应速率快、操 作方便、产率高及产品易纯化、安全卫生等特点 。国内目前 用于工业加热的常用频率为９１５ＭＨｚ和２４５０ＭＨｚ，可以根据被 加热材料的形状、材质、含水率的不同而选择微波频率与功 究表明，借助微波技术进行有机反应，反应速度较传统的加热 方法快数十倍甚至上千倍，国内外从有机合成到无机合成，从 液相反应到干反应，从室温下合成到高温高压合成，从聚合反 应到解聚反应等均有研究报道，微波合成化学设备产业化已初 见端倪，微波化学在有机化学中应用广泛 。本实验通过微波 合成邻苯二甲酰氨乙酸，探究温度、功率、配比时间对其产率的 影响，然后设计并进行正交试验，得到实验产物产量的最佳条 件，得到生产最优方案。合成路线如下： 微波辐射 ＋ＮＨ：ｃＨ ｃ。。Ｈ Ｈ＋ Ｈ２Ｏ 叠 １ 实验部分 １．１ 试剂与仪器 苯酐，相对分子质量１４８．１２，天津市巴斯夫化工有限公司 出品；甘氨酸，相对分子质量７５．０７，江苏强盛化工有限公司出 ｏ 加入Ｎ，Ｎ一二甲基甲酰胺和Ｎ一甲基吗啉，混合均匀。用表面 皿盖好烧杯并移入微波反应仪中，调节一定指示功率。然后用 微波辐射一段时间，取出烧杯，冷却至室温，加入部分水，抽滤 得到粗产物邻苯二甲酰氨基乙酸白色晶体 Ｊ。 品；Ｎ，Ｎ一二甲基甲酰胺，相对分子质量７３．０９，莱阳经济技术 开发区精细化工厂出品；Ｎ一甲基吗啉，相对分子质量１０１．１４， 上海润捷化学试剂有限公司出品。 ２结果和讨论 通过参考相关文献资料，发现实验的微波时间，微波功率， 反应温度，原料配比是影响反应产率的关键因素。 ＭＣＲ一３常压微波化学反应器，上海耀特仪器设备有限公 司；循环水式多用真空泵ＳＨＢ—ＩｌｉＡ，上海豫康科教仪器设备有 限公司出品。 ２．１ 反应温度对产物产率的影响 将苯酐和甘氨酸，加人Ｎ，Ｎ一二甲基甲酰胺和Ｎ一甲基吗 啉，混合均匀，盖好表面皿移人微波反应仪，调节微波反应仪 １．２合成方法 将苯胺和甘氨酸放到研钵中研细，转移到５０ｍＬ烧杯中，并 收稿日期：２０１７—１１—２３ ５０％功率，分别在６０、７０、８Ｏ、９０、１００、１ＩＯ￣Ｃ温度条件下微波反 应６０ｓ，进行反应。详见表１。 基金项目：国家级创新项目（２０１７１１０６５０３２） 作者简介：卢雪（１９９７一），女，山东青岛人，青岛大学化学化工学院学生，主要做微波化学研究。 第１期 卢雪，等：邻苯二甲酰氨基乙酸的合成优化 ・一７・ 表１ 反应温度与产物产率的关系实验数据 反应温度／℃ 邻苯二甲酰氨基乙酸 的产率／％ ６０ ｌ８．５ ７０ ３４．６ ８０ ３８．５ ９０ ３１．２ １ｏｏ ２８．８ １ｌＯ ２０．５ 由表１可知，当反应温度在６０—１１０￣Ｃ范围内时，随着反应 温度的增加，产物产率先增加后减少，在８０℃时出现最大值， ８０℃后产率下降。原因可能是随着温度的过高，产生了副反 应，影响了产物的产量。在８０￣Ｃ之前由于温度增加对反应起促 进作用，产量增加。经实验证明，最佳的反应温度为８０℃。 ２．２微波时间对产物产率的影响 取苯酐和甘氨酸，加入Ｎ，Ｎ一二甲基甲酰胺和Ｎ一甲基吗 啉，混合均匀，盖好表面皿移入微波反应仪，在５０％功率，８Ｏ℃ 条件下，分别在微波仪器中进行４０、５０、６Ｏ、７０、８０、９０ｓ反应，详 见表２。 表２微波时间与产物产率的关系实验数据 微波时间／ｓ 邻苯二甲酰氨基乙酸产物 产率／％ ４０ ２７．８ ５０ ３２．７ ６０ ３８．５ ７０ ３６．６ ８０ ３２．７ 由表２可知，随着微波反应时间的增加产物产量不断增 加，在６０ｓ时产物产量达到最大值，当反应时间继续增加时，产 物产量开始下降。原因可能是当反应时间过长时，产生了未知 的副反应，使得产量下降。经实验证明，微波反应的最佳时间 为６０ｓ。 ２．３微波功率对产物产率的影响 取苯酐和甘氨酸，加入Ｎ，Ｎ一二甲基甲酰胺和Ｎ一甲基吗 啉，混合均匀，盖好表面皿移入微波反应仪，在８０￣Ｃ条件下，微 波仪器中反应６０ｓ，调节微波功率分别为３０％、４０％、５０％， ６０％、７０％、８０％、９０％。进行反应，详见表３。 表３微波功率与产物产率的关系实验数据 微波功率／％ 邻苯二甲酰氨基乙酸 产物产率／％ ４０ ３８．Ｏ ５Ｏ ４３．９ ６０ ６２．９ ７０ ４５．４ ８０ ３６．６ ９０ ３３．７ 由表３可知，刚开始随着微波功率的增加，产物产量不断 增加，在微波产率为６０％时达到了最大值，在随着功率的增加， 产物的产量逐渐下降。出现这种现象可能的原因是，当功率大 于６０％时，反应中出现副反应，导致产量的下降。经实验证明， 反应的最适宜微波功率为６０％。 ２．４苯酐和甘氨酸物质的量比对产物产率的影响 取物质的量比为０．８：１，０．９：１，１．０：１，１．２：１，１．３：１的苯酐 和甘氨酸，在８０￣Ｃ，微波功率５０％，微波时间６０ｓ的条件下进行 反应，详见表４。 表４苯酐与甘氨酸物质的量之比与产物产率的关系实验数据 物质的量之比 邻苯二甲酰氨基乙酸的 产物产率／％ ０．８：１ ５４．９ ０．９：１ ６２．６ １．Ｏ：１ ５８．５ １．２：１ ４６．３ １．３：ｌ ３８．５ 由表４可知，苯酐和甘氨酸物质的量之比为０．９：１时产物 产量最高，甘氨酸过量会促进反应的正向进行，使产物产量增 加。苯酐与甘氨酸之比在０．９：１之前时，随着苯酐量的增加，产 物产量增加，在０．９：１之后，可能由于甘氨酸太多导致副反应的 产生，产物产量下降。 ２．５正交试验的设计 表５ 正交试验下邻苯二甲酰氨基乙酸的产物产率 由表５可知第三组正交试验 邻苯二甲酰氨基乙酸的产 率最高，由九组正交试验最终得到优方案为７０℃、６０ｓ、６０％、 １．２：１，经过三次试验验证，优方案的产率为６４．８％，比以上所 有正交方案产率都大，优方案正确。 ３ 结论 由实验可知，用苯酐和甘氨酸合成邻苯二甲酰氨基乙酸在 最佳反应条件下，邻苯二甲酰氨基乙酸的产率可达到６４．８％。 参考文献 ［１］金钦汉，戴树珊，黄卡玛．微波化学［Ｍ］．北京：科学出版社， １９９９：１０． ［２］王清廉，李瀛，高坤，等．有机化学实验［Ｍ］．北京：高等 教育出版社，２０１０：６． ［３］张华连，胡希明，赖声礼．微波对化学反应作用动力学原理 研究［Ｊ］．华南理工大学学报，１９９７，２５（９）：４６—５０． ［４］樊兴君，尤进茂，谭干祖．微波促进有机化学反应研究进展 ［Ｊ］．化学进展，１９９８，１０（３）：２８５—２９５． ［５］赵剑英，胡艳芳，孙桂滨，等．有机化学实验［Ｍ］．２版．北京： 化学工业出版社，２０１５：９． ［６］李云雁，胡传荣．试验设计与数据处理［Ｍ］．北京：化学工业 出版社，２０ｏ５：３． （本文文献格式：卢雪，代文斐，陈鑫，等．邻苯二甲酰氨基 乙酸的合成优化［Ｊ］．山东化工。２０１８，４７（１）：６—７．）
