关于8-羟基喹啉制备实验的一些探讨

王晶晶，李 峰，张安安，刘澜涛，孟团结，赵文献

(商丘师范学院 化学化工学院，药物绿色合成河南省工程实验室，河南 商丘 476000)

关于8-羟基喹啉制备实验的一些探讨

王晶晶，李 峰，张安安，刘澜涛，孟团结，赵文献*

(商丘师范学院 化学化工学院，药物绿色合成河南省工程实验室，河南 商丘 476000)

8-羟基喹啉的制备是基础有机化学实验的重要内容.对学生在该实验中常出现的问题进行系统的分析，并提出了相应的改进方法.通过这些细小操作技巧的改进，有助于学生对实验现象的观察以及对实验原理的理解.此外，还可提高产品的收率，具有明显的优越性.

8-羟基喹啉；水蒸汽蒸馏；制备；探讨

基础有机化学实验课是化学、应用化学、化学工程与工艺、药学等多学科的学生必修课程之一，它很强的实践性以及在创新型人才培养中的地位和作用是有机化学理论课所不能替代的.通过对基础有机化学实验的学习，可以培养学生的基本操作技能，且有助于加深学生对有机化学这门课理论知识的理解.

图1 8-羟基喹啉的合成过程

8-羟基喹啉是重要的有机合成中间体，是合成医药、农药、染料的原料.它也是卤化喹啉类抗阿米巴药物的中间体，包括喹碘仿、氯碘喹啉、双碘喹啉等[1].同时该品还可作为化学分析的络合滴定指示剂.8-羟基喹啉的合成方法有喹啉磺化碱熔、氯代喹啉水解、氨基喹啉水解和Skraup合成等四种方法[2].目前的教材中，通过经典Skraup合成法[3, 4]，即利用邻氨基苯酚、浓硫酸、甘油和邻硝基苯酚共热得到8-羟基喹啉 (图1)[5, 6].

1 实验过程的探讨

1.1 反应的引发

反应的引发对于反应的顺利进行是至关重要的，影响着反应的产率，决定着反应的成败.尤其对于需要加热引发的放热反应，若引发不到位，反应很难进行，导致反应失败；若引发失当，使反应过于剧烈，再加上反应本身的放热，就会导致部分有机物发生碳化或聚合，生成黑色的物质附着于蒸馏瓶壁上，不但严重影响反应的产率，同时给蒸馏瓶的清洗带来较大困难.对于8-羟基喹啉制备实验，教材采用的是将无水甘油、邻硝基苯酚、邻氨基苯酚混合均匀，然后缓慢加入浓硫酸，装上回流冷凝管，加热，当溶液微沸时，立即移去热源，从而引发反应的进行.实验过程中我们发现，通过观察“溶液微沸”来判断反应的引发是比较困难的.大量的实验结果表明，加热引发时，反应瓶内会产生大量黄色的烟，当黄烟充满球形冷凝管的第一个球时，这时立即移去热源，反应的引发相对较好些，且实验现象非常容易观察.

此过程中加入的浓硫酸具有两方面的作用：一是使甘油脱水形成丙烯醛；二是使邻氨基苯酚和丙烯醛发生1,4-加成反应且进一步发生脱水成环反应形成1,2-二氢-8-羟基喹啉中间体.

1.2 第一次水蒸汽蒸馏

水蒸汽蒸馏法系指将含有挥发性成分的物质与水共蒸馏，使挥发性成分随水蒸气一并馏出，经冷凝分取挥发性成分的浸提方法.该法适用于具有挥发性、能随水蒸气蒸馏而不被破坏、在水中稳定且难溶或不溶于水的化合物的提取.对于8-羟基喹啉制备实验，教材采用的是利用两次水蒸汽蒸馏的方法进行分离提纯.第一次水蒸汽蒸馏是蒸掉未反应的邻硝基苯酚，邻硝基苯酚溶于碱和热水，不溶于冷水，但可以与蒸汽一同挥发.因为邻硝基苯酚是一种淡黄色晶体，所以观察到馏出液没有颜色时就表明多余的邻硝基苯酚已除尽.如果此过程不除尽邻硝基苯酚，那么在8-羟基喹啉的产品中必然混有邻硝基苯酚，从而降低产品的纯度.的确如此，在实验过程中，我们也是利用颜色消失来判断第一次水蒸汽蒸馏完全与否.但是随蒸汽挥发出来的邻硝基苯酚很快冷凝于冷凝管壁上，这样就导致流出液一直带有浅黄色，给蒸馏终点的判断带来一定的麻烦.实验过程中，我们发现当冷凝管壁上析出较多固体时，可以将冷凝水关闭，这时水蒸汽冷凝会慢一些，会将冷凝管壁上析出邻硝基苯酚溶解并冲洗下去，然后再打开循环冷凝水，观察冷凝管壁上是否有固体析出或流出液是否带有颜色，若有固体析出或流出液为浅黄色，则表明邻硝基苯酚未除尽，需要反复关闭、打开循环冷凝水几次即可；若无固体析出或流出液为无色，则表明邻硝基苯酚已除尽，第一次水蒸汽蒸馏完毕.

1.3 第二次水蒸汽蒸馏

第二次水蒸汽蒸馏是收集产品8-羟基喹啉，在第一次水蒸汽蒸馏完全的情况下，产品的纯度很高.控制产率的关键步骤在于第二次水蒸汽蒸馏前溶液的酸碱性，由于8-羟基喹啉是两性分子 (图2)，既溶于强酸又溶于强碱，其氮原子在酸中能结合氢离子，其羟基在碱中能电离出氢离子，所以在中性时收集的产量最高.实验过程中，将氢氧化钠溶液逐滴加入到上述残液中，调节pH值接近7时，再加入适量饱和碳酸钠溶液使pH值保持在7～8之间，进行第二次水蒸汽蒸馏.由于8-羟基喹啉制备实验需要加热且反应本身为放热反应，使得加水后的溶液为黑色，进行pH值调节时，将调节后溶液直接用pH试纸检测，由于颜色较深，很难观察和判断.对此我们进行了改进，可将调节后的溶液取少量加入另一烧杯中，然后用水稀释，再用pH试纸检测，这样一来就很容易观察溶液pH值的变化情况.反复加入碱液、取少量溶液、加水稀释、pH试纸检测直到溶液pH值接近7时为止.

图2 8-羟基喹啉与酸和碱的反应

进行第二次水蒸汽蒸馏时，随水蒸汽挥发出来8-羟基喹啉也很容易析出在冷凝管壁上，有可能导致冷凝管堵塞，造成危险事故发生.为了避免这种事情的发生，我们仍然可以采取第一次水蒸汽蒸馏中改进的方法，反复关闭、打开循环冷凝水，让水蒸汽将冷凝管壁上析出产品溶解并冲洗掉，或者利用细玻璃棒或粗铜丝通过人工的方法将冷凝管壁上产品捅下去，从而保证实验过程的顺利完成.切记在进行水蒸汽蒸馏时，严禁实验操作人员离场.

2 结 论

在指导学生进行8-羟基喹啉制备实验时，通过仔细观察和交流，发现了在该实验过程中常遇到的一些问题，并进行了详细的解析，提出了可能的原因，对实验尝试了简单的改进，改进方案对实验结果和教学效果都有较好的作用，这不仅进一步提高了学生进行基础有机化学实验的积极性和培养了学生的基本操作技能，而且加深了学生对基础有机化学实验的体会和认识.

[1]梁诚.喹啉及其衍生物的开发与应用[J].四川化工,2004, 7 (4)：28-32.

[2]张珍明, 李树安, 葛洪玉.8-羟基喹啉制备技术进展[J].广州化学,2007, 32 (2)：62-65.

[3]张珍明, 李树安, 葛洪玉.Skraup法合成8-羟基喹啉[J].精细石油化工,2007, 24 (1)：32-33.

[4]鄂永胜.8-羟基喹啉的合成[J].辽宁科技学院学报,2009, 11 (2)：42-43.

[5]卢会杰, 赵文献.有机化学实验[M].郑州：河南科学技术出版社,2009: 121-122.

[6]曾昭琼.有机化学实验(第三版)[M].北京：高等教育出版社, 2000：92-93.

[责任编辑：徐明忠]

Discussion and improvement in the preparation of 8-Hydroxyquinoline

WANG Jingjing, LI Feng, ZHANG Anan, LIU Lantao, MENG Tuanjie, ZHAO Wenxian*

(School of Chemistry and Chemical Engeniring, Shangqiu Normal University, Shangqiu 476000, China )

The synthesis of 8-hydroxyquinoline is one of the most important basic organic chemistry experiments in universities.In this paper, some problems and defects of traditional procedures in this experiment were found and the reasons were discussed.The improved operating skills help students to observe experimental phenomena and understand the principles of the experiment.Additionally, the reaction efficiency was also improved.

8-hydroxyquinoline; steam distillation; preparation; discussion

2015-09-08

国家自然科学基金(No. 21402116, 21502111, 21172139)资助项目

王晶晶(1984 - ),女,山东德州人,商丘师范学院讲师,博士,主要从事金属有机催化及其在有机合成中的应用研究.

O626.32+3

A

1672-3600(2015)12-0038-03