鐵還原法合成對(duì)氨基苯甲酸的研究

于千茵 韋明慧 王 琦 周迎春 劉春波

(遼寧工業(yè)大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

對(duì)氨基苯甲酸是一種重要的化工原料和產(chǎn)品，主要用于脂類、葉酸等有機(jī)合成；還可以在合成高分子材料、染料工業(yè)及醫(yī)藥行業(yè)等使用[1，2]。由于對(duì)氨基苯甲酸及其衍生物的應(yīng)用廣泛[3]，市場(chǎng)需求量大。尋求一種操作簡(jiǎn)單、成本低廉的合成途徑，具有重要的理論意義和應(yīng)用價(jià)值。因此，本文對(duì)以鐵還原法合成對(duì)氨基苯甲酸的最佳條件進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 藥品及儀器

對(duì)硝基苯甲酸、還原鐵粉、氫氧化鈉、氯化鈉、冰乙酸、鹽酸。

JJ-1精密增力電動(dòng)攪拌器；DZKW-4電子恒溫水浴鍋；ZDHW調(diào)溫電熱套；SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式真空泵；玻璃儀器。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟

在三口瓶中加入5mL稀鹽酸，適量的氯化鈉及100mL水，開(kāi)動(dòng)攪拌器并升溫。在適宜溫度下補(bǔ)加鐵粉及對(duì)硝基苯甲酸直至100℃，繼續(xù)反應(yīng)1h。再用30% NaOH及冰醋酸調(diào)節(jié)pH和溫度，得粗產(chǎn)品。將對(duì)氨基苯甲酸粗品移入燒杯中，加入100mL的去離子水，抽濾，洗滌，壓干濾餅，烘干，稱量，計(jì)算產(chǎn)率。

2 結(jié)果與討論

2.1 鐵的物質(zhì)的量對(duì)產(chǎn)品對(duì)氨基苯甲酸產(chǎn)率的影響

保持對(duì)硝基苯甲酸2.0g，促進(jìn)劑氯化鈉0.35g，加鐵溫度為80℃，鐵的活化溫度為100℃，鐵的活化時(shí)間為30min，反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時(shí)間為60min。當(dāng)對(duì)硝基苯甲酸與鐵粉的物質(zhì)的量比分別為：1：1.75，1：2.25，1：2.75，1：3.25，1：3.75時(shí)，對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率如圖1所示。

由圖1可以看出，對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率隨著鐵粉的量的增加先升高后下降。當(dāng)兩者的比為1：2.25時(shí)，對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率最大為68.29%。當(dāng)兩者的摩爾比大于1：2.25時(shí)，由于作為還原劑的鐵粉的不足，對(duì)硝基苯甲酸不能反應(yīng)完全。當(dāng)兩者的摩爾比小于1：2.25時(shí)，由于對(duì)氨基苯甲酸中的羰基與鐵離子形成不溶性沉淀，而混于鐵泥中不易分離。因此，對(duì)硝基苯甲酸與鐵粉的物質(zhì)的量比1：2.25較合適。

圖1 鐵的物質(zhì)的量對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)率影響

圖2 鐵的加料溫度對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)率影響

2.2 鐵的加料溫度對(duì)產(chǎn)品對(duì)氨基苯甲酸產(chǎn)率的影響

保持對(duì)硝基苯甲酸2.0g，促進(jìn)劑氯化鈉0.35g，鐵的活化溫度為100℃，鐵的活化時(shí)間為30min，反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時(shí)間為60min。當(dāng)鐵的加料溫度為20℃，40℃，60℃，80℃，100℃時(shí)，對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率如圖2所示。

由圖2可以看出，對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率隨著鐵的加料溫度溫度的增加先上升后下降。當(dāng)加料溫度為60℃時(shí)對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率最大為69.51%。當(dāng)加料溫度小于60℃時(shí)，到達(dá)活化溫度的過(guò)程時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鐵粉逐漸氧化失去還原作用。溫度過(guò)高使鐵粉的氧化速度加快，部分鐵粉被氧化，對(duì)硝基苯甲酸不能完全反應(yīng)。因此，當(dāng)鐵的加料溫度為60℃較適宜。

2.3 鐵的活化溫度對(duì)產(chǎn)品對(duì)氨基苯甲酸產(chǎn)率的影響

保持對(duì)硝基苯甲酸2.0g，促進(jìn)劑氯化鈉0.35g，鐵的加料溫度為60℃，鐵的活化時(shí)間為30min，反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時(shí)間為60min。當(dāng)鐵的活化溫度為70℃，80℃，90℃，100℃，110℃時(shí)，對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率如圖3所示。

圖3 鐵的活化溫度對(duì)產(chǎn)品對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率影響

圖4 鐵的活化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率影響

由圖3可以看出，對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率隨著鐵的活化溫度的增加先上升后下降。當(dāng)活化溫度為90℃時(shí)對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率最大為72.56%。當(dāng)活化溫度小于90℃時(shí)，鐵粉下吸收的能量達(dá)不到由常態(tài)到易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。當(dāng)活化溫度大于90℃時(shí)，活化過(guò)程中溫度過(guò)高使鐵粉的氧化速度加快，氧化后的鐵粉已經(jīng)失去了還原作用，對(duì)硝基苯甲酸不能完全反應(yīng)。因此，鐵的活化溫度為90℃較適宜。

2.4 鐵的活化時(shí)間對(duì)產(chǎn)品對(duì)氨基苯甲酸產(chǎn)率的影響

保持對(duì)硝基苯甲酸2.0g，促進(jìn)劑氯化鈉0.35g，鐵的加料溫度為60℃，鐵的活化溫度為90℃，反應(yīng)溫度為100℃，反應(yīng)時(shí)間為60min。當(dāng)鐵的活化時(shí)間為0min，15min，30min，45min，60min時(shí)，對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率如圖4所示。

由圖4可以看出，對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率隨著鐵的活化時(shí)間的增加先上升后下降。當(dāng)活化時(shí)間為30min時(shí)對(duì)氨基苯甲酸的產(chǎn)率最大為68.29%。當(dāng)鐵的活化時(shí)間小于30min時(shí)，鐵粉未能全部達(dá)到易于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)。當(dāng)鐵的活化時(shí)間大于30min時(shí)，會(huì)使鐵粉氧化，對(duì)硝基苯甲酸不能完全反應(yīng)。因此當(dāng)鐵的活化時(shí)間為30min較適宜。

3 結(jié)論

以對(duì)硝基苯甲酸為原料利用鐵作還原劑合成對(duì)氨基苯甲酸時(shí)，最佳合成條件為：原料配1：2.25，加鐵溫度60℃，活化溫度90℃，活化時(shí)間30min，氨基苯甲酸的產(chǎn)率最高可達(dá)60.08%。