有机工艺合成 答辩.docx

精细有机合成工艺学课题答辩精细有机合成工艺学答辩一.、答辩题目二、目标产物的分解（1） （2）（3）三、总合成路线总反应分三步进行，首先：3.1 1-甲氨基-4-对硝基甲氨基蒽醌的合成：3.1.1 首先对反应物1-甲氨基-4-溴蒽醌的合成，总步骤如下：分两步进行：（1）第一步反应：1-硝基蒽醌和甲胺的反应反应原理：反应类型：亲核取代反应反应原料：1-硝基蒽醌、甲胺、氧化钙（催化剂）溶剂：甲苯反应温度和时间：120，4h温度、时间的选择依据如下：反应温度反应时间对反应的影响：可以看出：在温度为120，反应时间为4小时时，收率最高。预设工艺条件如下：操作压力：0.24Mp物质量之比：n(1-硝基蒽醌)：n(甲胺)：n(氧化钙)=1.0: 1.6：1.0加料方式：混合，一起加入可能的副产物：1一羟基蒽醌分离过程过程：反应完成后，过滤；水洗至滤液呈中性；干燥实验操作：将1一硝基蒽醌101.2g(04mo1)、碳酸钙224g(04mol)、尿素24g、甲胺水溶液(2 530)54mL、甲苯100mL混合，倾入2L高压釜中，封釜，加热至120，保温4小时，此时压力为024MPa，开釜，过滤，水洗，干燥得红色固体。（2）第二步反应：1-甲氨基蒽醌和溴的反应反应原理：反应类型：亲电取代反应反应原料：1-甲氨基蒽醌、溴素溶剂：二氯乙烷预设工艺条件如下：反应时间和温度：-6 -5；1.5h操作压力：常压物质量之比：n(1-甲氨基蒽醌):n(溴)= 1 .0: 1.1加料方式：将溴素滴加到反应体系中可能的副产物： 和少量 分离过程：用半小时左右的时间滴加亚硫酸钠饱和溶液50ml，温度控制在0以下，此时测定反应体系pH值应为中性。均匀升温到60左右，补水并用水汽法蒸馏回收溶剂。蒸馏结束后再冷却，出料、洗涤、干燥。实验操作：在装有温度计、回流冷凝管、电动搅拌器的500ml四口烧瓶中加入溶剂200ml，1-甲氨基蒽醌25g，开动搅拌，搅拌10分钟后，加入冰块，降温到-5，开始滴加溴素20g，滴加时间控制在1小时内加完，温度保持在-6 - 5。滴加完毕后，在此温度保温半小时。保温结束后，用半小时左右的时间滴加亚硫酸钠饱和溶液50ml，温度控制在0以下，此时测定反应体系pH值应为中性。均匀升温到60左右，补水并用水汽法蒸馏回收溶剂。蒸馏结束后再降温，出料、洗涤、抽干，将滤饼放入烘箱在70-75下烘干。3.1.2 1-甲氨基-4-溴蒽醌和对硝基苯胺反应反应原理：亲核取代：1-甲氨基-4-溴蒽醌中，溴原子的电负性很强，使得C-Br键的电子对偏向卤素原子，C原子上带有部分正电荷，容易受负电子的亲核 试剂的进攻，该反应中对硝基苯胺即为亲核试剂，溴原子带一对孤对电子离开与氨中脱去的氢原子形成氢溴酸反应类型：卤烷的氮烷基化反应反应原料： 1-甲氨基-4-溴蒽醌、对硝基苯胺、氧化铜（催化剂） 碳酸钠（缚酸剂）溶剂：DMSO(二甲基亚砜）；此溶剂有利于反应的进行反应温度和时间：150 160 ，10h 操作压力：常压物质量之比：n(1-甲氨基-4-溴蒽醌) ：n(对硝基苯胺)：n(碳酸钠) =1:1:1加料方式：均匀混合加入溶剂中，反应可能的副产物：由于空间位阻所以很难发生氮的二烷化，且投料比近似1:1所以此反应没有副产物。分离过程：冷却到约95 ，将溶剂蒸出回收，水洗产物至洗液呈中性，干燥实验操作：在装有温度计、回流冷凝管、电动搅拌器的500ml四口烧瓶中加入溶剂150ml，然后，加入等无质量的 1-甲氨基-4-溴蒽醌 、对硝基苯胺和碳酸钠 ，将烧瓶放入油浴锅中加热保持温度在150 160，反应10h。反应结束后，冷却至95 左右，将溶剂蒸出回收，然后水洗产物至洗液呈中性，干燥。3.2 1-甲氨基-4-对硝基甲氨基蒽醌的硝基还原反应还原方法：将硝基还原成胺基的方法有很多，如:催化加氢、活泼金属还原、硫化碱还原等。在此，我们选用硫化碱还原法，因为其还原温和，主要适用于将芳硝基还原成胺基，反应生成的硫代硫酸钠溶于水易于分离。反应原理：硫化物是电子供给体，醇是质子供给体，还原反应后硫化物被氧化成硫代硫酸盐。反应类型：还原反应反应原料：过硫化钠 、乙醇（既是溶剂又是催化剂）溶剂：乙醇反应温度和时间：4060 ；7h操作压力：常压物质量之比： n(硝化物)：n(过硫化钠) = 1 .0: 1.05 1.10加料方式：共同加入，混合均匀可能的副产物：此还原方法温和，无副产物。分离过程：蒸馏回收溶剂，过滤、洗涤、干燥实验操作：在一个三口烧瓶中加入硝化物0.3mol，加入成比例 的过硫化钠和200ml乙醇，然后升温，并在反应温度下维持反应7h,然后减压蒸馏回收乙醇，再过滤，洗涤，干燥 。3.3 最终产物的制备3.3.1 首先，三聚氯氰的二N-酰化反应反应原理：三聚氯氰中，氯和氮的电负性均较碳强，C原子上带有部分正电荷，容易受有孤对电子的亲核试剂胺类的进攻，发生取代反应。反应类型：N-酰化反应反应原料：三聚氯氰、胺醇、碳酸钠（缚酸剂）溶剂：水反应温度和时间：分为两阶段，一取代时，温度为05,时间为1h;二取代时温度为4060 ,时间为2h。操作压力：常压操作物质量之比： n(三聚氯氰)：n(胺醇)：n(碳酸钠) = 1.00: 2.05 : 2.00加料方式：先将一半醇胺滴加到反应体系中维持温度1h后，将另一半醇胺滴加到反应体系中。可能的副产物： （此物质可能溶于水，水洗分离；若不溶于水不易分离，但是 量很少，且对后续反应无影响）分离过程：过滤，水洗至滤液呈中性，干燥实验操作：在在装有温度计、回流冷凝管、电动搅拌器的四口烧瓶中，将水用少量盐酸调成酸性，加入适量碎冰，然后加入0.1mol三聚氯氰，碳酸钠0.1mol，在0 打浆冰磨1h，测得PH在57之间，然后滴加0.1mol胺醇，维持温度在05 ,反应一个小时后，升温至4060 ,加入碳酸钠0.1mol，此时测得PH在67.5之间。再滴加另一半胺醇，保持温度两个小时。反应完成后，过滤，水洗至滤液为中性，干燥。3.3.2 目的产物的生成实验操作：在装有温度计、回流冷凝管、电动搅拌器的三口烧瓶中，加入三聚氯氰二取代物，胺和碳酸钠 各0.1mol，测得PH在89之间，然后维持温度在90120,反应23个小时后，反应基本完成。用旋转蒸发仪在50 回收溶剂，水洗至滤液为中性，干燥即得最终产物。高压釜加热水洗过滤干燥混合滴加Br2抽真空蒸发冷却洗涤烘干1-硝基蒽醌甲胺甲苯CaOCH2Cl2对硝基苯胺甲苯Na2CO3卤素化合物的芳氨基化（亲核取代反应）蒸发水洗干燥Na2S2CH3CH2OH还原反应过滤干燥混合三聚氯氰 醇胺水碳酸钠二取代水洗干燥1,4-二恶烷水洗加热蒸出溶剂干燥最终产品总结：工艺流程框图参考文献：1. 余红霞, 郭峰. 1一甲氨基蒽醌的