响应面法优化邻苯二甲酰亚胺微波合成工艺.pdf

第26卷第5期
化学研究与应用
Vol 26. 5
2014年5月
Chemical Research and Application
May,2014
文章编号:1004-1656(2014)050761-05
响应面法优化邻苯二甲酰亚胺微波合成工艺
尤思路',成丽2,朱吉琴,吴晓娟,撼志和
(1.成都医学院药学院,四川成都610083;2.四川大学华西药学院,四川成都610041)
摘要:采用响应面法优化邻苯二甲酰亚胺的微波合成工艺条件。以邻苯二甲酸酐和尿素为原料,N,N-二甲基
甲酰胺(DMF)为反应溶剂,通过Box- Behnken中心组合实验,考察徽波辐射温度、原料摩尔配比和反应溶剂量
(相对于原料邻苯二甲酸酐的摩尔比例)三个因素对邻苯二甲酰亚胺收率的影响,得出其最佳微波合成条件
参数组合并建立多元回归数学模型。结果表明:微波合成最佳反应条件为n(邻苯二甲酸酐)/n(尿素)/n
(DMF)=1:1.25:1,微波144℃下搅拌回流反应1min得到的产物收率最高(96.28%)
关键词:邻苯二甲酸酐;尿素;邻萃二甲酰亚胺;微波合成;响应面法
中图分类号:0621.3文献标志码:A
Optimization of microwave synthesis process for
phthalimide by response surface method
YOU Si-lu, CHENG Li", ZHU Ji-qin WU Xiao-juan, ZANG Zhi-he
(1. School of Pharmacy, Chengdu Medical College, Chengdu 610083, China;
2. West China School of Pharmacy, Sichuan University, Chengdu 610041, Chin
Abstract: Response surface method(RSM)was used to optimize the s thesis rocess for phthalimide with microwave heating meth-
od Phthalimide was synthesized with phthalic anh de and urea as raw ma eras in DME Box-behnken central composite design
was adopted to investigate the influences of reaction temperature, molar ratio of raw material and solvent dosage on the yield. Then
the optimal conditions for the microwave synthesis were obtained by RM, and a quadric polynomial regression model was estab
lished. The results showed that the optimal conditions were as fo lows: reaction temperature 144, (phthalic anhy ride)/n(ure
a) / (DMF) =1 1. 25: 1 and reaction time 1 min. Under the optimal conditions, the yield of phthalimide was9628%
Key words: hthalic anhydride urea; phthalimide; microwave synthesis; response surface method
邻苯二甲酰亚胺俗称酞酰亚胺,是用于合成需求量较大?。
苯酞、邻苯二甲腈、靛蓝、杀菌剂灭菌丹、杀虫剂亚
合成邻苯二甲酰亚胺的主要原料是邻苯二甲
胺硫磷等许多精细化学品的中间体,另外还可用酸酐,据文献报道传统合成方法主要包括铵盐
于生产高效离子交换树脂、表面活性剂等,广泛应法2劉、液氨法和尿素法到。碳铵法和液氨法都
用于染料、农药、医药、橡胶等行业,我国目前市场存在合成复杂且污染大、经济效益差等缺点,而尿
收稿日期:2013-12-03;修回日期:201402-26
基金项目:成都医学院药学重点学科建设项目(CYXK2012006)资助
联系人简介:志和(195-),男,教投,主要从事天然药物化学方面的研究。E-mail:zhiheng@yahoo.com.en
762
化学研究与应用
第26卷
素法因其合成装置简单、高收率低污染被广泛使
邻苯二甲酸酐(成都市科龙化工试剂厂,AR)
用。但是该反应是强放热反应,故需加入有机溶(纯度≥99.7%);尿素(天津市科密欧化学试剂有
剂,使原料在均匀混合下进行反应并使得放出的限公司,AR)(纯度≥990%);N,N-二甲基甲酰胺
热量被及时带走?,参照文献选用高温下也很(DMF)(成都市科龙化工试剂厂,AR,纯度≥
稳定的N,NM-二甲基甲酰胺(DMF)作为溶剂。控9.0%)。所用试剂均为市售分析纯,除特別注明
制该步反应的温度很重要,温度过高,反应放热剧外,未进一步处理
烈,原料邻苯二甲酸酐易升华且易发生副反应,产1.2实验方法
物邻苯二甲酰亚胺也容易碳化影响产品质量;温1.2.1苯二甲酰亚胺的合成依次在10mL微
度过低,反应时间长、转化率低。采用常规油浴加波反应瓶中加入一定量的邻苯二甲酸酐、尿素和
热由于热量易损耗且热源温度不稳定等,加热时N,V-二甲基甲酰(DMF),微波条件下密闭搅拌反
间较长,反应物也不能均匀受热,容易导致更多的应完全后取出反应瓶,观察到原料溶解完全,体系
副反应发生。因而考虑用微波辐射代替,因其属无色澄清,室温下迅速全部析晶。冷却后向反应
内部加热方式,升温迅速,受热均匀,且加热无瓶中加入少量蒸馏水,体系立即变成乳白色浑浊
滯后效应,无热辐射损耗;当关闭微波源后,则无液,抽滤,滤饼经过水洗干燥得白色针状结晶。收
微波能传向物质,对温度控制要求高的反应非常率按式(1)计算
有利8。
收率=m1/(装xM)×100%
影响微波法合成邻苯二甲酰亚胺收率的因素
式中:m1为邻苯二甲酰亚胺的实际产量;n業所
有微波辐射温度、原料摩尔配比、反应溶剂量等,为反应瓶中加入的原料邻苯二甲酸酐的物质的
各因素影响大小不同,且存在一定的相互作用,需量;M为邻苯二甲酰亚胺摩尔质量。
要选择合适的分析方法进行优化。药物合成工艺1.2.2实验设计根据单因素实验结果选取物
优化中应用的响应面分析法(RSM)是统计设计与料配比,固定邻苯二甲酸酐的用量为0.01mol,改
实验技术相结合的一种最优化方法?,实验次数变尿素和溶剂DMF的用量,反应温度120-145℃,
较少、分析全面,且能给出因素间相互作用的直观利用 Design- Expert7.1.6软件,以A代表徽波辐
图形。文献报道在邻苯二甲酰亚胺的合成工艺中射温度,B代表原料摩尔配比,C代表反应溶剂量
多采用单因素法或正交实验法进行合成研究,对(相对于原料邻苯二甲酸酐的摩尔比例),Y代表
因素间相互作用的影响考虑不足,所得最优条件产品收率作为响应指标,由Box- Behnken中心组合
未必真实。本文采用微波法合成邻苯二甲酰亚进行三因素三水平实验,并优化其合成条件。
胺,利用RSM优化合成