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134-32-7 / α-萘胺的制備

概述[1][2]

芳香胺是一類重要的含氮化合物,在炸藥、染料及醫藥行業有著廣泛的應用。其合成方法大體上是利用公知反應。簡單的芳香胺可通過硝基化合物的還原制得,或通過鹵代芳烴的氨基取代反應制得。此外,還有一些其它的特殊制備方法。

近年來,α-萘胺(又名1-萘胺)在染料化工及有機合成方面,尤其在軸手性催化劑的合成方面獲得了很好的應用。

α-萘胺的制備

理化性質[1]

α?萘胺是直接染料、酸性染料、冰染染料和分散染料等多種染料產品的中間體,也是多種橡膠防老劑的主要原料,由α?萘胺生產的α?萘酚是農藥西維因的重要中間體。α?萘胺可經皮膚吸收生成高鐵血紅蛋白,造成血液中毒,引起泌尿系統疾病、慢性中毒,可引起膀胱癌。其生產過程中排放的廢水有機物含量高,對微生物有毒性,對人體有致畸和致癌作用,在環境中難以降解,必須進行充分的處理才能達標排放。

α-萘胺由于離域π鍵的存在,可生化性差,對微生物有毒性,難以用一般的生化方法處理,目前有關研究處理萘胺廢水的報道有生化法:采用鳳眼蓮凈化水體中的萘胺,鳳眼蓮有發達的須根和根毛,具有生長繁殖快,耐污染性強等特點。含有萘胺等有害化合物的染料廢水,化工廢水經生化后的出水經氧化塘鳳眼蓮凈化,水體中的萘胺可被迅速吸收和吸附,并且在鳳眼蓮體內很快降解。吸附法:用有機膨潤土吸附水中萘胺,因為經過陽離子表面活性劑改性天然膨潤土制得有機膨潤土,具有較強的吸附有機物的能力,對α-萘胺染料中間體生產廢水有一定的吸附作用。化學法:向甲蔡胺廢水中投加聚合硫酸鐵,在pH=2.5反應24小時后,將析出物分離,甲蔡胺廢水經兩次酸性條件下的聚鐵反應分離后,總的COD去除率達79%。但是這些方法適合處理高濃度α-萘胺生產廢水,而對1000mg/L以下的低濃度萘系廢水的治理方法一直是人們研究的熱點,探索適當的氧化方法提高萘胺的m(BOD5)/m(COGCr),提高其可生化性,甚至直接將萘胺氧化為CO2和H2O,使其廢水達標排放,是α-萘胺廢水的處理目標。

目前α?萘胺生產廢水的治理率和治理合格率都很低,因此治理任務十分艱巨。特別是經過生化?物化處理后的尾水可生化性差,懸浮物濃度低,廢水中主要難生化降解物質。采用傳統的物化或生化處理工藝對尾水COD的降低收效甚微。而常用的高級氧化技術如臭氧氧化技術等藥劑費高,運行費用不菲。吸附技術如樹脂吸附或活性炭吸附均存在著吸附再生的困難。

制備[2]

1)通過1-硝基萘的還原反應制備,該方法中所使用的原料硝基化合物不易獲得且毒性較大,還原反應往往不完全且伴有大量副產物生成,致使分離提純比較麻煩,且不適于實驗室制備;2)通過1-鹵代萘或1-萘硼酸的氨基取代反應制備,同樣該方法中所使用的原料1-鹵代萘或1-萘硼酸不易獲得,該過程中的氨基取代反應需經歷比較復雜的苯炔歷程,往往會伴有大量的副產物生成,使得α-萘胺的產率不高(介于50~80%之間),分離提純也比較困難。3)通過1-萘酚與二氧化硫及濃氨水反應制備,該方法需使用有毒氣體二氧化硫,且反應需在高溫高壓下進行,不適合于常規實驗室制備。

具體方法

1、中間產物1-萘乙酮肟(α-萘乙酮肟)的制備

將1-萘乙酮(200g,1.18mol),鹽酸羥胺(83g,1.2mol)和醋酸鈉(98g,1.2mol)溶于300mL乙醇和90mL水中,在50℃加熱反應20分鐘后,冷卻至室溫,過濾,用水洗滌后干燥得白色固體215g,產率99%。熔點:150~152℃。核磁(1HNMR,400MHz,CDCl3):δ7.95(s,1H,arylH),7.77(m,4H,arylH),7.45(m,2H,arylH),2.37(s,3H,CH3),譜圖上未觀察到羥基(OH)上的活潑氫。紅外光譜(KBr,cm-1):v3226(s),3054(m),2916(m),1595(m),1503(m),1447(m),1385(s),1308(s),1197(s),1017(vs),926(vs),864(s),825(s),755(s)。元素分析(C12H11NO),理論值:C,77.81;H,5.99;N,7.56。實驗值:C,77.79;H,5.98;N,7.54。

2、中間產物1-乙酰萘胺(α-乙酰萘胺)的制備

將500mL多聚磷酸倒入2000mL燒杯中,機械攪拌下將1-萘乙酮肟(185g,1mol)分批加入反應液中,1-萘乙酮肟加完后將反應溫度升至70℃。在此溫度下反應2小時后,將該混合物倒入3000mL水中得白色沉淀,該沉淀過濾后用1000mL水洗滌,干燥后得白色固體185g,產率100%。熔點:113~115℃。核磁(1HNMR,400MHz,CDCl3):δ8.09(s,1H,arylH),7.69(m,3H,arylH),7.46(s,1H,NH),7.35(m,3H,arylH),2.15(s,3H,CH3)。紅外光譜(KBr,cm-1):v3283(s),3087(m),1668(vs),1588(vs),1561(vs),1281(s),1014(m),857(s),816(s),746(s)。元素分析(C12H11NO),理論值:C,77.81;H,5.99;N,7.56。實驗值:C,77.80;H,6.00;N,7.55。

3、目標產物α-萘胺(1-萘胺)的制備

將1-乙酰萘胺(185g,1mol)溶于200mL乙醇和80mL濃鹽酸中,加熱回流反應1小時后,冷卻至室溫。該溶液用6M的NaOH調至堿性(pH>7)得白色沉淀,該沉淀過濾后用1000mL水洗滌,干燥后得粉紅色固體143g,產率100%。該粉紅色固體用200mL甲苯-石油醚混合溶劑(1∶1)重結晶后得α-萘胺白色固體,136g,產率95%。熔點:113~115℃。核磁(1HNMR,400MHz,CDCl3):δ7.59(m,2H,arylH),7.50(m,1H,arylH),7.26(m,1H,arylH),7.16(m,1H,arylH),6.88(m,2H,arylH),3.75(br,s,2H,NH2)。紅外光譜(KBr,cm-1):v3394(s),3320(s),3206(s),3048(m),3008(m),1629(vs),1599(s),1511(s),1281(s),1224(s),854(s),814(s),742(s)。元素分析(C10H9N),理論值:C,83.88;H,6.34;N,9.78。實驗值:C,83.89;H,6.32;N,9.79。

主要參考資料

[1]瞿萬云. (2006). α-萘胺在多壁碳納米管-dhp膜修飾電極上的電化學行為及其測定. 分析科學學報, 22(1).

[2] 范華均, 張薇, & 王世龍. . 偏最小二乘計算分光光度法同時測定水中苯胺、聯苯胺、α-萘胺和對硝基苯胺. 分析化學(07), 824-827.

[3] 周濤, & ZhouTao. (2000). α-萘胺生產廢水處理工藝的研究. 凈水技術, 18(2), 16-20.

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