5,6-二甲基苯并咪唑制备研究

徐立军

【摘要】  根据相关文献的报道，对5，6-二甲基苯并咪唑的合成路线进行比较分析，确定了5，6-二甲基苯并咪唑的合成路线。以3，4-二甲基硝基苯为原料，通过还原硝基加氢获得3，4-二甲基硝苯，再与乙酸或酸酐进行酰化反应得到3，4-二甲基乙酰苯胺，在与混酸硝化反应得到4，5-二甲基-2-硝基乙酰苯胺，再经过水解，加氢，缩合得到5，6-二甲基苯并咪唑。重点研究还原加氢、酰化、硝化。本文便对5，6-二甲基苯并咪唑制备以及高中化学拓展教学的相关策略研究。

【关键词】  溶剂法催化加氢 5，6-二甲基苯并咪唑 二氯甲烷 乙醇-水体系精制

【中图分类号】  G633.8                      【文献标识码】  A 【文章编号】  1992-7711（2020）18-064-01

根据调查发现，以10%钯碳为催化剂，甲醇、水为溶剂，3，4-二甲基硝基苯可以与甲酸、甲酸铵反应，还原成3，4-二甲基苯胺。以4.3%钯碳为催化剂甲醇为溶剂通入氢气在密闭瓶中催化加氢收率99%以上。模拟工厂催化加氢后直接用乙酸进行酰化反应转化率在90%以上，酸酐作为酰化剂在甲醇水存在下不影响收率，溶剂法硝化反应以二氯甲烷代替甲醇醋酸作为溶剂进行硝化反应，对此本文进行了如下教学方案的探讨。

一、相关研究路线与催化试验方法

合成5，6-二甲基苯并咪唑的方法路线，都是根据常用方法及路线，根据文献记载对于上述方法的有缺得按进行简单的总结，并筛选出实验所用的合成方法。本次实验所选取的合成路线分为5个主要部分组成，分别是苯环硝基的还原，3，4-二甲基苯胺的乙酰化，3，4-二甲基乙酰苯胺的硝化，4，5-二甲基-2-硝基乙酰苯胺的水解和4，5-二甲基-1，2-二苯胺的环化反应，而本次实验重点对还原、乙酰化、硝化这三个反应步骤进行实验研究。

具体操作是向向1000ml反应瓶中加入60g（0.4mol）3，4-二甲基硝基苯和300ml甲醇3g4.2%钯碳，搅拌20min通入氮气至2atm，放空重复操作2次，通入氢气至3atm搅拌开始反应，控制温度不超过50℃，反应不在吸收氢气，此外及时的总结根据实验数据可以看出固液比影响反映的速率，当固液比为1：5时反应时间短，且穩定在8-10小时。通过类似的实验将相应的实验进行正规的操作，借此来激发学生的学习热情。

二、溶剂还原与催化方法的相关应用

为了减少钯碳的用量，在实验开始时都是加入0.2g10%钯碳，在反应过程中观察反应现象，如温度停止上升，气泡停止溢出则反应变得非常缓慢，或者反应停止，加入0.2g10%钯碳催化剂使反应继续进行。

为了确定原料、甲酸、甲酸铵的比例设置反应开始时除1号实验以外，其他实验加入的n原料：n甲酸铵：n甲酸=1：2：1。补加原则是当补加钯碳后，反应依然不进行时补加甲酸铵并且补加甲酸调节PH使其反应继续。

结合相关的实验数据和实验过程与结果来看，当3，4-二甲基硝基苯用量很少时，钯碳用量也非常少，并且反应相当剧烈，尤其是1、2号实验，当加入钯碳催化剂搅拌10min左右时温度迅速上升，并且有大量气泡溢出，若三口瓶过小则还会有溢出现象。3、4号实验在钯碳在0.2g时搅拌30min无反应现象，但钯碳补加至0.4g时搅拌10min便出现剧烈的反应现象，但在后续反应中难以控制钯碳的补加量，无法找到合适的原料催化剂比和物料比。并且从反应收率上看收率并不高，多数在60%左右并且TLC点板显示有大量杂质生成并且有原点出现。

三、根据现象分析原因优化实验

本次反应固液比1：10甲醇，初始物料比n原料：n甲酸铵：n甲酸=1：1.5：1.5，为了更好地控制钯碳用量，本次实验采取少量多次加入，投料时加入0.1g10%钯碳，之后补加钯碳为0.1g/次，甲酸铵和甲酸的用量也要适当减少并多次补加，并对反应时间进行延长，确保补加催化剂与物料的可信度。

向三口瓶中加入5g（0.03mol）4，5-二甲基-2-硝基苯胺，1.5倍物质的量的甲酸铵和甲酸，搅拌溶解甲酸铵因为甲醇对4，5-二甲基-2-硝基苯胺的溶解不能在常温下快速溶解所以该反应是在两相间进行。加入0.1g钯碳后搅拌20min，温度开始上升并伴随气泡出现，但是反应现象并不是非常剧烈，在反应现象停止后对其进行薄层色谱检测未反应完全，继续搅拌30min再次检测并未反应完全且PH=7-8，补加0.1g钯碳反应现行立即出现，重复上述步骤直到加入总量0.4g钯碳时充分搅拌PH=7-8反应未完全且反应现象终止，补加甲酸铵并且监测PH值用甲酸调节PH=6-8，反应现象出现，重复上述步骤，也就是说在补加钯碳时确定反应条件正常，在补加甲酸铵时确定反应条件正常的同时确定钯碳已经不再催化反应进行。在反应完全后停止搅拌降至室温。

后处理，抽滤过滤掉钯碳，旋蒸甲醇，加入固液比1：6的水（30ml）和固液比1：4二氯甲烷20（ml）搅拌调PH8-9萃取、静止分层，取二氯甲烷层旋蒸得到固体。并最终完成相关实验。

综上所述，本次实验过程中每次实验步骤中所得的主要产品和主要中间产物都是已知药品，且样本是从正规工厂中所要得到的，因此在证明产物过程中主要是通过薄层色谱点样对比和熔点对比进行确认。

[ 参  考  文  献 ]

[1]王华，陈辉，李雪梅，等.维生素B12功能及营养作用研究[J].中国食物与营养，2007（2）：57-58.

[2]李勇，王文治.维生素B12的营养与食用量.中国食物与营养，2003，4：55-56.