乙酰苯胺合成新方法
伊茂聰，毛武濤，王建輝
（天津大學理學院，天津３０００７２）
摘 要：報道了以Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）為乙?；噭?，苯胺在氯化銨的作用下合成乙酰苯胺的新方法。研究了反應溫度和原料配比等因素對乙酰苯胺產(chǎn)率的影響，確定最佳反應條件為：Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺為乙?；噭┖腿軇睿然@）∶ｎ（苯胺）＝２∶１、反應溫度１６６℃、回流反應時間３ｈ，此條件下乙酰苯胺產(chǎn)率達到９８．０％。與常規(guī)乙酰苯胺合成方法相比，該法操作簡單、產(chǎn)率高、產(chǎn)品后處理容易，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
關鍵詞：乙酰苯胺；Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺；氯化銨；苯胺
中圖分類號：ＴＱ?。玻矗叮常薄 ∥墨I標識碼：Ａ 文章編號：１６７２－５４２５（２０１１）１２－００５６－０３
乙酰苯胺俗稱退熱冰，是常用的化工原料和重要的化學試劑，是磺胺類藥物和染料中間體如對硝基乙酰苯胺、對硝基苯胺和對苯二胺等的原料［１～３］，可用作止痛劑、退熱劑、防腐劑、橡膠和合成纖維的添加劑、雙氧水的穩(wěn)定劑等。
文獻報道，常用的乙酰苯胺合成方法有以下幾種：（１）苯胺和過量的冰醋酸一起回流；（２）苯胺、冰醋酸、乙酸酐和少量鋅粉一起回流；（３）苯胺、乙酰氯和三乙胺一起室溫攪拌；（４）先將苯胺與等摩爾鹽酸制成氯化苯胺后，加入乙酸酐，再加醋酸鈉溶液攪拌。以上方法中，（１）和（２）法需要回流并不斷將生成的水蒸出，操作復雜，以冰醋酸作乙?；噭r反應較慢，而以乙酸酐作乙?；噭┓磻植灰卓刂?，且常伴有二乙酰苯胺生成；（３）法雖然耗時短、反應溫度低，但乙酰氯價格昂貴且極易發(fā)生水解反應，副反應多，影響產(chǎn)率；（４）法需消耗大量的醋酸鈉，不僅造成時間和試劑的浪費，而且使得工業(yè)化成本大大提高［４～１０］。
作者選用Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）作為乙?；噭?，將苯胺在氯化銨的作用下合成乙酰苯胺，至今未見相關文獻報道。合成路線如下：
１ 實驗
１．１ 主要試劑與儀器
苯胺、對甲苯胺、對溴苯胺、對甲氧基苯胺、對氟芐胺、環(huán)己胺、氯化銨、Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺，分析純，天津江天化工技術有限公司。
Ｘ－４型顯微熔點測定儀，北京泰克公司；Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ?。保叮埃埃疲裕桑倚透盗⑷~紅外光譜儀 （ＫＢｒ壓片法）；Ｂｒｕｋｅｒ－４００型核磁共振儀（ＴＭＳ為內(nèi)標），瑞士布魯克公司；Ｔｈｅｒｍｏ Ｔｒａｃｅ?。模樱研蜌庀嗌V－質譜聯(lián)用儀，美國熱電公司；ＦＡ１００４型電子分析天平，上海上平儀器有限公司。
１．２ 方法
將１８．６ｇ（０．２ ｍｏｌ）苯 胺、２１．２ｇ氯 化 銨 （０．４ｍｏｌ）、１００ｍＬ?。?，Ｎ－二甲基乙酰胺 （ＤＭＡｃ）加入到２５０ｍＬ圓底燒瓶中，裝上空氣冷凝管，攪拌升溫至沸騰，回流３ｈ，ＴＬＣ檢測反應，反應完全后，停止加熱，自然冷卻至室溫，加入１００ｍＬ冰水，靜置，待有固體析出后，抽濾，將濾液繼續(xù)冷卻至０ ℃以下，再次析出固體后，抽濾，將兩次抽濾所得固體合并，水洗，真空干燥，得白色片狀結晶，產(chǎn)率９８％。ｍ．ｐ．１１４～１１５℃（文獻值：１１４．３ ℃）；ＩＲ（ＫＢｒ），ｃｍ－１：３２９５．１３，３２６１．０３，１６６４．２２，１５９９．００，１５５６．６６，７５８．１３；１?。龋危停遥ǎ矗埃埃停龋?，ＣＤＣｌ３），δ，ｐｐｍ：７．７７（ｓ，１Ｈ，ＮＨ），７．５２（ｄ，２Ｈ，ＡｒＨ），７．３２（ｔ，２Ｈ，ＡｒＨ），７．１２（ｔ，１Ｈ，ＡｒＨ），２．１７（ｓ，３Ｈ，ＣＨ３）；ＭＳ，ｍ／ｚ：１３５（Ｍ＋）。
２ 結果與討論
２．１ 原料配比（氯化銨與苯胺的摩爾比，下同）對產(chǎn)率的影響（表１）
由表１可以看出，當反應體系中氯化銨的用量為０時，乙酰苯胺產(chǎn)率為０；當氯化銨與苯胺摩爾比小于２∶１時，隨氯化銨用量的增加，產(chǎn)率逐漸升高；當氯化銨與苯胺摩爾比為１∶１時，即使延長反應時間至６ｈ，乙酰苯胺的產(chǎn)率最高也只能達到９１．０％；當氯化銨與苯胺摩爾比為２∶１時，反應３ｈ的產(chǎn)率最高可達９８．０％；當氯化銨與苯胺摩爾比大于２∶１后，再增大氯化銨用量，產(chǎn)率基本不變化。因此，確定最佳氯化銨與苯胺摩爾比為２∶１、反應時間為３ｈ。
２．２ 反應溫度對產(chǎn)率的影響（表２）
由表２可以看出，當反應溫度低于１００℃時，乙酰苯胺的產(chǎn)率較低；隨著反應溫度的升高，乙酰苯胺的產(chǎn)率逐漸上升，當Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺處于回流狀態(tài)，即反應溫度為１６６ ℃時，反應３ｈ的產(chǎn)率達到最高，為９８．０％。由此可見，反應溫度也是影響反應產(chǎn)率的一個重要因素，在較高溫度下，Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺會少量分解，溫度升高時，Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺分解的量會逐漸增多，同時，氯化銨也會分解為ＨＣｌ和ＮＨ３［１１］，在ＨＣｌ的作用下Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺大量分解，單位時間內(nèi)乙酰苯胺的產(chǎn)率就會升高。因此，確定最佳反應溫度為Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺回流溫度，即１６６℃。
２．３ 反應機理（圖１）
由原料配比和反應溫度對產(chǎn)率的影響，推測可能的反應機理為：首先，氯化銨在加熱條件下，分解生成ＨＣｌ和ＮＨ３［１１］，同時有部分Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺在加
熱條件下會分解，但是氯化銨分解生成的ＨＣｌ會首先質子化Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺的羰基Ｏ，生成Ａ；然后Ｐｈ－ＮＨ２會加成到Ｃ＝Ｏ雙鍵上，生成一個四面體的中間體Ｂ，Ｂ迅速分解生成Ｂ２和Ｂ１，Ｂ１即乙酰苯胺［１２］。
為驗證反應機理，將反應體系中的氯化銨用鹽酸代替，反應３ｈ后，測得有乙酰苯胺生成，產(chǎn)率為６４％。造成乙酰苯胺產(chǎn)率低的原因是：有部分苯胺轉化成了苯胺的鹽酸鹽，未參與反應。在反應體系中加入的氯化銨起到了緩慢釋放ＨＣｌ的作用。因此，反應溫度越高、反應體系中氯化銨的量越大，一定時間內(nèi)乙酰苯胺的產(chǎn)率越高。
２．４ 不同結構的胺對乙酰苯胺合成反應的影響
選用不同結構的胺類化合物進行乙?；磻Y果見表３。
由表３可知，在氯化銨作用下，無論是芳香胺、芐胺，還是脂肪胺，轉化率均可達到９９％以上（ＧＣ－ＭＳ測定），產(chǎn)率均達到９６％以上。表明胺的結構對以Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺作為乙?；噭┑囊阴；磻绊懖淮?。
３ 結論
報道了以Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺（ＤＭＡｃ）為乙?；噭?，苯胺在氯化銨的作用下合成乙酰苯胺的新方法。確定最佳反應條件為：Ｎ，Ｎ－二甲基乙酰胺為乙酰化試劑和溶劑，ｎ（氯化銨）∶ｎ（苯胺）＝２∶１、反應溫度１６６℃、回流反應時間３ｈ，此條件下乙酰苯胺產(chǎn)率達到９８．０％。與常規(guī)的乙酰苯胺合成方法相比，該法操作簡單、產(chǎn)率高、產(chǎn)品后處理容易，易于工業(yè)化生產(chǎn)。此外，該法也可以廣泛應用于乙酰胺類化合物的合成，產(chǎn)率均較高。
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來源：中國化學試劑網(wǎng)
