羟基-2

关键词：

羟基-2（精选十篇）

羟基-2 篇1

生产实践表明, 低碳钢在酸性介质中的腐蚀速率比其他介质中的腐蚀速率高很多。酸洗过程使用缓蚀剂是一种行之有效、经济效益显著的防腐手段。酸洗缓蚀剂的理论、测试技术和计算方法的研究已取得了一定的进展, 对缓蚀剂新产品的开发和应用起到了一定的促进作用[1]。

目前, 有机缓蚀剂已经成为缓蚀剂发展的重要方向。有机缓蚀剂由电负性大的O、N、S和P等原子为中心的极性基团和以C、H原子组成的非极性基所组成, 极性基团吸附在材料表面, 改变了双电层的结构, 提高了阳极反应的活化能;而非极性基团在金属表面形成疏水薄膜, 成为腐蚀反应有关物质的扩散屏障, 从而抑制腐蚀反应[2~5]。

酸洗缓蚀剂方面, Bentiss及其研究小组做了大量的工作, 先后合成并测试了杂环系列几十种化合物在酸性溶液中对金属的腐蚀行为, 并结合SEM, XPS, 量子化学计算等方法对其机理进行了探讨。其中一个系列的杂环化合物是以一个五元杂环为基本单元, 包括噻二唑、三氮唑及噁二唑[6~10]。

咪唑类化合物 (基本单元结构如图1所示) 是一种应用较为广泛的酸洗缓蚀剂, 国内外研究也较多。

吴庆余, 钮淦襄[11]研究了几种咪唑类化合物对低碳钢腐蚀的影响, 其中有咪唑、2-甲基咪唑, 4-甲基咪唑、羟甲基咪唑在酸性介质中对低碳钢的缓蚀性能研究, 结果表明4-甲基咪唑效果最佳。

咪唑类化合物是典型的杂环化合物, 从分子结构上看就有提供π电子的共轭体系, 官能团中的氮具有较高的电负性, 可以提供活性电子在金属表面发生吸附, 具备作为缓蚀剂的条件。因此, 合成出具有不同吸附基集团和活性中心的咪唑衍生物是发展环境友好、性能优良、用途广泛的缓蚀剂的有效途径之一。

本实验合成了一种新型的水溶性较好的咪唑类化合物, 通过采用失重法、电镜扫描法对其在1mol/L盐酸中对低碳钢缓蚀作用及机理进行了研究, 并研究了不同温度、不同时间和不同药剂浓度下对低碳钢缓蚀作用的影响。

2 实验部分

2.1 材料

本实验选用20#低碳钢试片 (平均含碳量为0.17%~0.23%, 平均含硅量为0.17%~0.37%, 平均含锰量为0.50%~0.80%, 平均含硫量<=0.035%, 平均含磷量<=0.035%, 平均含铬量<=0.020%, 平均含镍量<=0.030%含铜0.020%, 其余为铁) , I型挂片, (50±0.1) mm× (25±0.1) mm× (2±0.1) mm, 挂孔Φ (4±0.1) mm, 试片总面积28.00cm2。试片外形尺寸见图2。试片分别用400、800、1000型号的水砂纸打磨、去污, 然后用蒸馏水冲洗, 冷风吹干, 再用丙酮和无水乙醇进行清洗, 取出低碳钢试片放在滤纸上, 并用冷风吹干, 用滤纸包好称重, 置干燥器中待用。

2.2 缓蚀剂

采用2- (3’-羟基苯基) -4, 5-二 (2’-羟基苯基) 咪唑作为缓蚀剂, 结构如图3所示。该缓蚀剂按照文献[12]合成, 核磁数据 (1H NMR (500 MHz, DMSO-d6, TMS) :δ13.77 (s, 1H) , 9.05-9.04 (m, 2H) , 8.94-8.92 (m, 2H) , 8.32-8.30 (t, 2H) , 7.86-7.81 (m, 2H) , 7.65-7.62 (t, 2H) , 7.56-7.53 (t, 1H) .) 。

2.3 实验方法

2.3.1 失重法

实验在恒温水浴箱内进行。将处理后的试片悬挂在盛有1MHCl溶液的烧杯中, 在烧杯中加入缓蚀剂与空白对比, 记录温度、时间及缓蚀剂投加浓度。取出后, 蒸馏水清洗表面, 用橡皮擦刷去表面的附着物, 再用无水乙醇和丙酮进行清洗。用镊子取出试片放在滤纸上冷风吹干, 放入干燥器内24h后称量。低碳钢的腐蚀速率采用如下公式进行计算[13]:

式中:v为腐蚀速率, g/ (m2·h) ;w0为试片腐蚀前的质量, g;w1为试片腐蚀后的质量, g;s为试片表面积, m2;t为试验时间, h。

缓蚀效率采用下面公式计算[13]:

式中:v0为试片在没有缓蚀剂作用下浸泡一定时间后的单位时间内的质量损失速率, v1为添加缓蚀剂后试片浸泡一定时间后单位时间内的质量损失速率。

2.3.2 扫描电镜试验

扫描电子显微镜 (SEM) 是研究金属表面腐蚀程度的有效手段之一[14], 将失重试验后的试片进行处理, 然后用SEM (QUANTA2000FEI) 对缓蚀吸附膜进行微观分析。

3 结果与讨论

3.1 失重试验结果分析

3.1.1 缓蚀剂浓度对缓蚀效果的影响

采用静态失重挂片法, 在同一温度、时间 (T=30℃, 浸入时间4h) 下, 研究缓蚀剂浓度对缓蚀性能的影响, 结果如表1所示。

由表1数据显示, 当反应温度、时间一定时, 随着缓蚀剂浓度的增加, 盐酸对低碳钢的腐蚀速率越来越低, 2- (3’-羟基苯基) -4, 5- (2’-羟基苯基) 咪唑对其缓蚀效果越来越好。当缓蚀剂浓度达到1.0mmol/L时缓蚀效率最高, 可达到95.12%。

3.1.2 缓蚀剂吸附成膜时间对缓蚀效果的影响

在30℃恒温, 添加浓度为1mmol/L的缓蚀剂, 研究不同缓蚀剂吸附成膜时间内在酸性介质中HHIP对低碳钢的缓蚀性能的影响, 结果如表2所示。

由表2数据显示, HHIP对低碳钢的缓蚀效率随着吸附成膜时间的延长逐渐升高, 这是由于随着浸入时间的增加, 缓蚀剂可以有效吸附在挂片表面, 阻止盐酸对低碳钢的腐蚀。当缓蚀剂吸附成膜时间增加至4h时, 缓蚀效率达到最高, 但当吸附成膜时间超过4h时, 缓蚀剂的缓蚀效率有所下降, 是由于缓蚀剂在酸性介质中与金属完全反应, 介质中的酸会继续腐蚀金属表面, 从而导致缓蚀剂的缓蚀性能降低。

3.1.3 温度对缓蚀效果的影响

在相同缓蚀剂吸附成膜时间4h, 缓蚀剂浓度为1mmol/L, 不同反应温度的条件下, 对低碳钢在盐酸介质中的腐蚀性能进行研究, 结果如表3所示。

由表3中数据可知, 在相同缓蚀剂浓度、时间一定的条件下, 随着温度升高, 缓蚀效率呈现依次降低的趋势。温度从30℃升高到50℃时, 缓蚀剂缓蚀效率的降低比较缓慢, 当温度达到60℃时, 缓蚀剂的缓蚀效率迅速下降。这是由于温度的升高导致腐蚀生成的Fe2+的热运动加剧, 从而加快了脱离低碳钢表面进入到盐酸介质中的速度, 使缓蚀剂HHIP在低碳钢表面的吸附减少, 增大了盐酸介质与低碳钢作用的表面积, 从而使腐蚀速率加快, 导致缓蚀剂的缓蚀效率随腐蚀环境温度的升高降低。

3.2 吸附等温线与热力学参数

用Langmuir单分子吸附模型来描述该缓蚀剂的吸附机理, 则缓蚀剂分子在低碳钢表面的吸附覆盖度应该与缓蚀效率一致。根据Langmuir等温式:, , 其中, c是缓蚀剂的浓度, mol/L, θ是表面覆盖度, 计算公式为, 吸附平衡常数。缓蚀剂HHIP吸附等温线见图4。

其中线性系数可以达到0.999以上, 表明缓蚀剂HHIP在低碳钢表面的吸附符合Langmuir吸附等温模型, 缓蚀剂分子有一部分是吸附在低碳钢表面起到缓蚀作用。

由拟合线在轴的截距可以知道吸附平衡常数为k=17.7再根据下式:k= (1/55.5) exp (-△G0/RT) , 化简可以得到△G0=-RTln55.5k。式中:R为气体常数, J/ (mol.k) ;T为绝对温度, K。计算在30℃时候△G0可以求得值分别为-57.28kJ/mol。△G0为负值, 验证了在盐酸溶液中, 缓蚀剂在低碳钢表面的吸附是自发的过程。一般来说, △G0的绝对值小于20kJ/mol时, 则可以认为缓蚀剂分子主要以静电相互作用吸附在金属表面属于物理吸附, 大于40kJ/mol时属于化学吸附, 介于20kJ/mol与40kJ/mol之间的为包含物理与化学两种吸附。因此2- (3’-羟基苯基) -4, 5- (2’-羟基苯基) 咪作为缓蚀剂在低碳钢表面的吸附属于化学吸附。

3.3 扫描电镜结果分析

将浸泡在1mol/L盐酸溶液中腐蚀4h后的试片和空白试片进行扫描电镜观察其表面的腐蚀情况, 如图5所示。

由腐蚀形貌显示, 在未加入缓蚀剂的盐酸溶液中, 低碳钢表面已被严重腐蚀, 表面呈现出无数无规则的腐蚀坑, 从表面的粗糙程度来看, 低碳钢表面发生了典型均匀的腐蚀现象, 这表明浸泡在空白盐酸溶液中4h后的低碳钢试片表面发生了剧烈的腐蚀反应, 使得试样表面受到非常严重的腐蚀;在添加缓蚀剂的盐酸介质中, 发现在低碳钢试片表面形成了单一均匀的一层致密的保护膜。保护膜里面表面抛光打磨的痕迹依然清晰可见。同腐蚀体系中未加缓蚀剂的腐蚀试样表面相比其腐蚀程度已大大减缓, 说明加入的缓蚀剂分子在盐酸介质中在低碳钢表面形成了一层致密的缓蚀剂吸附层, 从而使得低碳钢试样表面和腐蚀介质盐酸的接触点减少, 抑制了低碳钢溶解反应的活性点, 提高了反应活化能位垒, 从而很好地抑制了试样的腐蚀, 起到了良好的缓蚀作用。

注: (a) 组为未添加缓蚀剂的空白盐酸溶液中的腐蚀形貌; (b) 组为添加药剂HHIP的腐蚀形貌

4 结论

(1) 通过失重法试验, 当缓蚀剂浓度为1mmol/L、实验温度为30℃, 吸附成膜时间4h, 2- (3’-羟基苯基) -4, 5-二 (2’-羟基苯基) 咪唑对低碳钢缓蚀效率达最大值。

(2) 通过Langmuir吸附等温线分析, 2- (3’-羟基苯基) -4, 5-二 (2’-羟基苯基) 咪唑在低碳钢表面符合Langmuir吸附;且通过ΔG0的计算, 属于化学吸附。

(3) 电镜扫描观察的结果与失重法实验结果相一致。

摘要：采用失重法及扫描电镜法研究了2- (3’-羟基苯基) -4, 5-二 (2’-羟基苯基) 咪唑 (HHIP) 在1M HCl溶液中对低碳钢的缓蚀作用, 并对其缓蚀机理进行了探讨。研究结果表明:在1M HCl溶液中, 该缓蚀剂对低碳钢的缓蚀效率可达到90%以上, 最佳缓蚀效率达到95.12%, 当缓蚀剂浓度为1mmol/L、实验温度为30℃, 吸附成膜时间4h, 缓蚀效率达最大值, 此后基本不变。通过理论计算和分析该缓蚀剂在低碳钢的表面的吸附符合Langmuir吸附, 且吉布斯自由能显示为自发过程。

羟基-2 篇2

1-N-甲基哌嗪基-2-羟基丙胺的合成

以邻苯二甲酰胺为原料,经4步反应合成了1-N-甲基哌嗪基-2-羟基丙胺,其结构经NMR和MS表征,总收率34.3%.

作 者：吴欣 WU Xin  作者单位：同济大学,化学系,上海,92 刊 名：合成化学  ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF SYNTHETIC CHEMISTRY 年，卷(期)：2007 15(6) 分类号：O626.415 R914.5 关键词：邻苯二甲酰胺   取代反应   药物合成   中间体  

羟基-2 篇3

关键词：3-羟基丙酸；分离；鉴定；短乳杆菌；薄层层析

中图分类号： Q939.9文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）09-0381-03

3-羟基丙酸（3-hydroxypropionic acid，别称β-hydroxypropionic acid，简写3-HP） 是一种重要的化工平台产品，被美国能源部列为当今世界12 种最具潜力的化工产品之一[1]。目前，3-HP主要通过丙烯酸水合法、β-丙内酯水解法等化学合成方法制备，在生产过程中依赖一些特殊条件，且具有一定的危险性[2]。而微生物技术方法逐渐成为当前3-HP生物合成的研究热点[3-6]，主要是通过自然选育、基因工程或代谢工程技术选育优良的3-HP产生菌。从自然环境中选育的3-HP菌株主要有克雷伯氏菌、假丝酵母、假单胞菌、罗伊氏乳杆菌和红串红球菌等[2，7-10]。为了获得其他具有潜在应用价值的3-HP产生菌，本研究从不同的土壤环境中分离产3-HP菌株，并通过形态观察、生理生化试验和16S rDNA序列分析等方法对分离菌株进行初步鉴定，以期为丰富产3-HP的微生物资源提供技术参考。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1样品土壤样品采集自果园、耕田、化工厂周边污水环境。

1.1.2培养基（1）初筛培养基：葡萄糖20 g/L、蛋白胨20 g/L、酵母膏10 g/L、琼脂20 g/L，pH值自然，高压灭菌后加入 0.1%～1.0% 丙酸。（2）复筛培养基：蛋白胨20 g/L、酵母膏 10 g/L、琼脂20 g/L、pH值自然，高压灭菌后加入05%丙酸。（3）发酵培养基：蛋白胨20 g/L、酵母膏10 g/L，pH值自然，高压灭菌后加入0.5%丙酸。（4）斜面培养基：葡萄糖20 g/L、蛋白胨20 g/L、酵母膏10 g/L、琼脂20 g/L，pH值自然。 菌落形态特征和生理生化试验所用培养基参考《微生物学实验教程》和《微生物学实验技术》等相关资料[11-12]。

1.1.3主要试剂DNA Marker购自北京鼎国昌盛生物技术有限公司；Taq 酶、dNTP购自TaKaRa公司；3-HP标准品购自梯希爱（上海）化成工业发展有限公司；细菌生理生化微量鉴定管购自杭州天和微生物试剂有限公司；TLC Silica gel 60 F254硅胶薄层层析板购自Merck公司；其他试剂均为国产分析纯。

1.2方法

1.2.1菌株初筛与复筛分别将样品少许放入100 mL含有玻璃珠的无菌水中，轻轻混匀后静置2 h，然后吸取0.1 mL悬浮液涂布于含有不同浓度丙酸的初筛培养基上。涂布完毕后，将平板倒置于30 ℃培养箱中放置24～72 h，用无菌牙签将初筛平板上的单个菌落转接到复筛培养基上，继续培养24～48 h，初步得到能够在复筛培养基中生长的菌株。将复筛的菌株分别接种于10 mL发酵培养基中，在30 ℃、160 r/min的摇床中发酵48 h。发酵结束后，离心去除菌体得到发酵上清液以备用。另外，通过薄层层析初步鉴定产3-HP的菌株进行纯培养，纯化后的菌株接种于斜面培养基中保存。

1.2.2菌株的形态学观察和生理生化试验参考《微生物学实验教程》和《微生物学实验技术》等相关资料对产3-HP菌株进行形态学观察和生理生化试验。本研究所进行的生理生化试验主要包括糖发酵试验、淀粉水解试验、脲酶测定、吲哚试验、过氧化氢酶试验、乙酰甲基甲醇试验（VP试验）以及甲基红试验（MR试验）等。

1.2.3菌株的16S rDNA序列测定及系统发育树构建菌株总DNA提取方法参考《精编分子生物学实验指南》[13]。16S rDNA的PCR扩增条件如下：引物使用细菌通用引物（27 F：5′-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3′；1492 R：5′-TACGGTTACCTTGTTACGACTT-3′），20 μL的PCR扩增体系包括10×PCR buffer 2 μL、dNTP 0.8 μL、27 F和1492 R引物各 05 μL、模版DNA 1 μL、Taq酶0.3 μL、无菌水14.9 μL。PCR反应条件包括：94 ℃变性4 min；94 ℃变性30 s，55 ℃退火 30 s，72 ℃延伸2 min，进行30个循环；最后72 ℃延伸10 min。

PCR产物送至北京奥科鼎盛生物科技有限公司测序，并将测得结果经由GenBank进行序列相似性搜索，然后采用Clustal X进行序列联配分析，系统发育分析通过软件MEGA 6.0完成。

1.2.4产物的薄层层析为初步确认所筛选的菌株是否产3-HP，通过薄层层析的方法进行检测分析，参照李冰等方法[14]并稍作修改，展开剂由正丁醇、甲酸和水按照 19 ∶1 ∶10 的体积比所构成，显色剂为0.1%溴甲酚绿，点样体积为2 μL。

2结果与分析

2.1菌株的初步分离和形态观察

将采集的样品进行多轮分离，最终得到1株能够在复筛培养基中生长良好菌株，将其命名Y31，划线分离出单菌落后进行发酵验证。从Y31菌落特征上看呈现乳白色、中间微凸起，48 h后呈淡黄色，不透明，直径小于0.5 mm（图1-A）。菌株Y31革兰氏染色结果呈阳性，油镜观察到的显微形态见图1-B，单个细胞呈棒形球杆状，两端钝圆，单个或成链状排列。

2.2菌株的生理生化特性

2.2.1糖发酵测试通过一系列生理生化试验指标对Y31菌株进行测定。结果表明，该菌可利用乳糖、葡萄糖、麦芽糖、鼠李糖且不产气，能液化明胶，不能利用棉籽糖、甘露醇（表1）。

表1糖发酵测试结果

糖类结果乳糖+葡萄糖+麦芽糖+棉籽糖-鼠李糖+甘露醇-明胶+注：“+”表示能利用或能液化；“-”表示不能利用。

2.2.2其他方法测试淀粉水解试验、吲哚试验、乙酰甲基甲醇试验呈现阴性；脲酶测定试验、接触酶试验、甲基红试验为阳性（表2） 。生理生化测定结果结合形态学观察，并对照《伯杰氏细菌鉴定手册》（第8版）发现Y31菌株与短杆菌相似。

表2其他方法测试结果

试验结果淀粉水解-脲酶测定+吲哚-过氧化氢酶+VP-MR+注： “-”表示该试验为阴性；“+”表示该试验为阳性。

2.3菌株分子生物学鉴定

按照《精编分子生物学实验指南》所述方法，提取Y31菌株的基因组DNA，然后利用细菌通用引物扩增该菌株的16S rDNA，经测序获得该菌株16S rDNA序列，片段大小为 1 430 bp。选择Genbank中与Y31菌株16S rDNA序列相似性较高的已知菌株的16S rDNA序列，并构建邻接树（N-J 法）。结果表明，菌株 Y31的16S rDNA序列与短乳杆菌具有较高的同源性，二者在以N-J 法构建的系统发育树上聚为同一簇群（图2），而通过生理生化试验指标分析发现，该菌株能够利用鼠李糖，不能够利用棉籽糖，另外该菌株能够在以丙酸为唯一碳源的培养基中生长，这与多数短乳杆菌有所不同，结合《伯杰氏细菌鉴定手册》（第8版），初步鉴定菌株Y31为短乳杆菌变种，命名为Lactobacillus brevis Y31。

2.4发酵产物的鉴定

将发酵液离心后获取发酵上清液，然后进行薄层层析分析，结果见图3。通过测量点样原点处到显色斑点中心距离与原点至溶剂前沿距离，得出每个斑点的比移值Rf。计算得出发酵液和对照3-HP的Rf值接近，符合薄层层析定性要求，因此，初步确定Y31菌株所产的酸为3-HP。

3结论与讨论

目前，化学法合成3-HP具有经济可行的优势，但从长久考虑，微生物法生产3-HP更加绿色环保。从相关文献来看，微生物源3-HP的研究主要通过基因工程和代谢工程技术构建3-HP的生物合成途径，并证实了某些微生物体内存在的3-HP代谢途径[1，15]。相关试验尚处于试验阶段，与生产应用还有一定距离。另外，从自然环境中分离的产3-HP菌株几乎都面临产物的毒性、耐受性问题，甚至构建的工程菌也存在相同的难题，有些基因工程菌还需依赖价格高昂辅酶B12[16]。

迄今已发现多种微生物能够利用不同的碳源产生3-HP，本试验从自然环境中分离出1种新发现的产3-HP菌株Y31，为该菌株的进一步选育创造了条件。通过形态观察、生理生化试验、分子生物学技术初步鉴定Y31菌株为短乳杆菌变种，为微生物源3-HP代谢网络研究提供一定的技术参考。

参考文献：

[1]Kumar V，Ashok S，Park S. Recent advances in biological production of 3-hydroxypropionic acid[J]. Biotechnology Advances，2013，31（6）：945-961.

[2]Lee S H，Park S J，Park O J，et al. Production of 3-hydroxypropionic acid from acrylic acid by newly isolated Rhodococcus erythropolis LG12[J]. Journal of Microbiology and Biotechnology，2009，19（5）：474-481.

[3]Thorgersen M P，Lipscomb G L，Schut G J，et al. Deletion of acetyl-CoA synthetases Ⅰ and Ⅱ increases production of 3-hydroxypropionate by the metabolically-engineered hyperthermophile Pyrococcus furiosus[J]. Metabolic Engineering，2014，22：83-88.

[4]Lee P，Subramanian M R，Zhou S F，et al. 3-Hydroxyisobutyrate dehydrogenase-Ⅰ from Pseudomonas denitrificans ATCC 13867 degrades 3-hydroxypropionic acid[J]. Biotechnology and Bioprocess Engineering，2014，19：1-7.

[5]Kim K，Kim S K，Park Y C，et al. Enhanced production of 3-hydroxypropionic acid from glycerol by modulation of glycerol metabolism in recombinant Escherichia coli[J]. Bioresource Technology，2014，156：170-175.

[6]Jung W S，Kang J H，Chu H S，et al. Elevated production of 3-hydroxypropionic acid by metabolic engineering of the glycerol metabolism in Escherichia coli[J]. Metabolic Engineering，2014，23：116-122.

羟基-2 篇4

目前国内对双酚B的生产还没有形成工业化,其实验室合成通常采用硫酸做催化剂。文献[7]采用78%的硫酸作催化剂对双酚B制备进行了研究,但转化率只有50%。本文采用活性炭固载磷钨杂多酸[8,9]为催化剂制备双酚B,产物收率可达56%。两种工艺相比,硫酸作催化剂酸用量大,易对设备产生腐蚀且污染环境;本文采用固载杂多酸作催化剂,具有易分离、无腐蚀、收率高的特点,更利于双酚B的工业化生产。

1 实验

1.1 原料与仪器

苯酚,分析纯,西安化学试剂厂;丁酮,分析纯,天津市化学试剂厂;磷钨杂多酸,分析纯,吉林省恒汇工贸有限公司;粉末活性炭,巩义市华宇净水材料厂;巯基乙酸,分析纯,青岛联拓化工有限公司。

TJ270-30红外光谱仪,天津光学仪器厂;SHB-B型循环水式真空泵,郑州长城仪器厂;有机合成仪器一套,江都市浦头兴星教学仪器厂。

1.2 固载磷钨杂多酸催化剂的制备

称取50 g磷钨杂多酸,使之溶于230 m L蒸馏水,将用硫酸处理过的100 g活性炭置于上述溶液中,加热回流4 h,放置过夜后抽滤,于120℃下干燥12 h。

1.3 双酚B的制备

在装有搅拌器、冷凝器、温度计的100 m L三口烧瓶中,加入不同配比的苯酚、丁酮,一定量的催化剂(自制固载磷钨杂多酸催化剂),在一定温度下加热搅拌,反应若干小时。反应结束后,将烧瓶中的物料趁热抽滤,回收催化剂,滤液经真空浓缩脱水,减压精馏后得到产物,回收多余的酚。

2 结果与讨论

2.1 双酚B制备条件的优化

由文献[10,11]可知,影响该类反应的主要因素有反应物酚酮摩尔比(E)、催化剂用量(F)、反应时间(G)、和反应温度(H)。为了优化缩合反应条件,对它们进行了三水平四因素L9(34)正交试验,结果见表1。

正交表中极差R的大小用来衡量试验中相应因素作用的大小,极差大的因素通常为重要因素[12]。由表1可知,反应温度对应的极差R值为22.7,远远高于其他各个因素,因而反应温度为影响双酚B缩合反应的最重要因素,其次分别为酚酮摩尔比、催化剂用量、反应时间;K值为某因素在同一条件下所得的反应产率的平均值,以酚酮摩尔比为例,K1、K2、K3分别对应摩尔比为8∶1、6∶1、4∶1时反应产物的平均产率,从表中可知,酚酮摩尔比为8∶1时对应的K值(K1)为23.4,远高于其它值,因此我们认为此比例为该反应的最佳比例,对应表中的位置用字母表示为E1。同理可知,该正交表的最佳反应条件组合应为E1F3G1H3,即苯酚与丁酮的摩尔比为8∶1,催化剂用量为反应物总质量的12%,反应温度为130℃,反应时间为7 h。

2.2 助催化剂巯基乙酸用量对双酚B产率的影响

据文献[13]报道,双酚A缩合反应中,加入巯基乙酸有助于提高双酚A的产率,考虑到双酚系化合物具有类似的性质,故实验在E1F3G1H3组合条件下加入助催化剂巯基乙酸,其用量对产率的影响结果见图1。

由图1可知,当巯基乙酸加入量较少时,双酚B产率有明显的提高,但当加入量大于0.1 m L(巯基乙酸与丁酮的摩尔比为0.014∶1)时,双酚B的产率基本维持在56.4%左右,所以助催化剂的最佳加入量应为巯基乙酸与丁酮的摩尔比为0.014∶1。

2.3 催化剂的稳定性

为了验证催化剂在该工艺条件(E1F3G1H3)下的稳定性,将与反应产物分离后的催化剂继续使用,共进行了5次平行实验,结果如表2所示。

由表2可知,催化剂在该工艺条件下重复使用5次,双酚B的产率并没有明显变化,表明该催化剂在优化工艺条件下性能稳定,活性组分没有产生明显流失。

2.4 产品IR谱特征

图2为减压蒸馏所得产品的红外谱图,图2中3 300 cm-1处为羟基伸缩振动吸收峰,3 030 cm-1处为苯环碳氢振动吸收峰,2 930 cm-1,2 860 cm-1为甲基、亚甲基伸缩振动吸收峰,1 600 cm-1的双峰为双键的特征吸收,1 550~1 360 cm-1为苯环骨架振动吸收峰。840 cm-1为苯环上碳氢面外弯曲振动产生的吸收峰,与双酚B的标准谱图完全吻合。

3 结论

用自制的活性炭固载磷钨杂多酸催化剂催化缩合苯酚、丁酮制得了双酚B,采用红外光谱谱图对产物进行了确认。通过正交试验确定该缩合反应的最佳工艺条件为:苯酚与丁酮摩尔比为8∶1,催化剂用量为反应物总质量的12%,助催化剂巯基乙酸与丁酮的摩尔比为0.014∶1,反应温度为130℃,反应时间为7 h,产物产率可达56.7%。与传统工艺相比,该工艺具有易分离、无污染、无腐蚀的优点。

摘要：以活性炭固载磷钨杂多酸为催化剂,苯酚和丁酮为原料,催化缩合了2,2-二(4-羟基苯基)丁烷(双酚B),并使用红外光谱法鉴定了产物的化学结构。通过正交试验筛选出最优反应条件,在此基础上考察了助催化剂巯基乙酸对产物收率的影响及催化剂的稳定性。最终确定的反应条件为:苯酚与丁酮摩尔比为8∶1,催化剂用量为反应物总质量的12%,助催化剂巯基乙酸与丁酮的摩尔比为0.014∶1,反应温度为130℃,反应时间为7 h,产物收率可达56.7%。

甲酰基-8-羟基喹啉的合成 篇5

以8-羟基喹啉为原料,通过Reimer-Tiemann反应合成了5-甲酰基-8-羟基喹啉(收率15.0%)和7-甲酰基-8-羟基喹啉(收率21.5%),其结构经1H NMR和IR表征.

作 者：罗文谦 曹国标 LUO Wen-qian CAO Guo-biao 作者单位：罗文谦,LUO Wen-qian(陕西师范大学,化学与材料科学学院,陕西,西安,710062;安康学院,化学系,陕西,安康,725000)

曹国标,CAO Guo-biao(安康学院,化学系,陕西,安康,725000)

羟基-2 篇6

摘 要： 从菌中的酶含量和酶活力两方面对微生物酶催化水解的最佳条件进行了探究。结果显示，通过对试验菌种生长曲线的测定，发现该菌在22 h之内为对数期，22～36 h为稳定期，36 h后进入衰退期。在此基础上检测前期诱导培养的菌种内的酶含量为3.6%，然后对该菌破胞后的酶粗提物和不破胞的菌体（全细胞）进行了不同温度和pH值梯度下的水解情况对比，得到两者酶活力最高时的最佳温度和pH值，前者最佳温度为40 ℃，pH值为8，后者则最佳温度为40 ℃，pH值为6。最后通过对比得出，酶粗提物的水解效果比全细胞的更佳。

关键词：D-对羟基苯甘氨酸；D-海因酶；N-氨甲酰水解酶；微生物酶催化法

中图分类号：O643.32 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.03.021

D-对羟基苯甘氨酸（D-HPG）主要用作合成青霉素和半合成头孢霉素类药物的重要中间体。用其生产的主要药品有羟氨苄青霉素·阿莫西林、羟氨苄青霉素克拉维酸盐、羟氨苄头孢、羟氨苄唑头孢、头孢哌酮等，这些药物用途广泛，对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、弓形菌、螺旋体等均有杀灭作用。此外，还被用于感光领域和用作铁、磷、硅等的分析试剂，需求量呈逐年递增趋势。

我国作为青霉素生产大国，青霉素母核（6-APA）来源十分丰富，但是中国D-对羟基苯甘氨酸生产技术一直没有很好解决，主要原料仍然依靠进口，从而严重制约了半合成抗生素的发展，产品供求紧张、生产成本高、没有竞争力。传统的D-对羟基苯甘氨酸（D-HPG）的合成主要是化学合成和生物酶催化法。然而，化学合成D-HPG的方法污染较大，会产生氰化物，毒性高，污染严重，污水处理复杂，这种方法现在已经很少使用。与化学合成相比，生物酶催化法的污染较小，反应条件相对温和，而且选择性和转化效率都有一定的优势。所以，人们渐渐重视生物催化法的研究，主要集中在利用D，L-对羟基苯海因（D，L-HPH）为原料的经酶催化合成 D-HPG 的方法上[5]。因此，发展我国自主原料D-p-HPG有极其深远的现实意义[1-2]。

目前有报道称土壤杆菌（Agrobacterium sp），梭菌（Clostridium sp），消化球菌P（Petococus sp）、节杆菌（Arthrobacter sp）、赛氏杆菌（Serratia sp）、棒杆菌（Corynebacterium sp）具有D-p-对羟基苯海因酶活性，假单胞菌（Pseudomonas sp）和芽胞杆菌（Bacillus sp）具有D-p-对羟基苯海因酶和N-氨甲酰对羟基苯甘氨酸水解酶双酶活性。

酶法合成对羟基苯甘氨酸的反应先后经过两个过程，即D-海因酶先催化底物DL-对羟基苯海因生成N-氨甲酰基-D-对羟基苯甘氨酸，然后产物再在D-N-氨甲酰基氨基酸水解酶的作用下生成D-对羟基苯甘氨酸[3-4]。

1 材料和方法

1.1 试 剂

酵母浸膏，胰蛋白胨，NaCl，D-对羟基苯海因，标准品D-对羟基苯甘氨酸， DL-对羟基苯海因，氢氧化钠，盐酸，水合茚三酮，正丁醇为天津市天力化学试剂有限公司生产。

1.2 仪器与设备

Boxun洁净工作台（上海博讯有限公司），HZQ-X100振荡培养箱（哈尔滨市东联电子技术开发有限公司），cence湘仪TDZ4-WS台式低速离心机（湖南湘仪实验室仪器开发有限公司），cenceTGL-16台式高速冷冻离心机（湖南湘仪实验室仪器开发有限公司），WiseMix VM-10漩涡混合器（Daihan scientific），弘祥隆DCTZ/W系列多用途恒温超声提取机，UV-2100双光束紫外可见分光光度计（上海棱光有限公司），1 mL和200 μL移液器，SY-8100高效液相色谱仪（北京北分瑞利分析仪器有限责任公司），LGJ-10冷冻干燥机（北京松源华兴科技发展有限公司）。

1.3 方 法

1.3.1 生长曲线的制作 根据所测得的不同培养时间段的OD值，计算出不同培养时间的5号菌的生长状况的实际值，并制作成该菌的生长曲线[5]。

1.3.2 标准品D-对羟基苯甘氨酸（D-HPG）的标准曲线的制作 参照文献[6]。

1.3.3 全细胞与酶粗提物的制备 发酵后离心，然后倒掉上清液，用超滤水重复上述步骤离心洗涤3次，洗涤完后，用该缓冲液将菌体配制成 1∶3 的菌悬液，置于合适的大塑料试管内备用（全细胞）。

将大塑料试管置于冰浴中，采用恒温超声提取机超声波破碎，破碎液于12 000 r·min-1下高速冷冻离心30 min，收集上清夜备用（粗酶液）。

1.3.4 酶活力的测定 酶活力单位：每1 mL发酵液收集的菌体每分钟转化1 μmol底物定义为1活力单位，参照文献[7-8]。

1.3.5 温度对酶活力的影响 取28个干净的10 mL试剂瓶按表1分成14组，每组两个重复，按表2称取底物和细胞或酶粗提物，然后向每个试剂瓶中添加10 mL超滤水，pH值=7，封口，用保鲜膜包裹，放入不同温度的摇床中水解4 h。

4 h后，将试剂瓶从摇床取出，用1 mL移液器按编号从试剂瓶中各取1 mL试剂移入1.5 mL离心管中，10 000 r·min-1，10 min离心。然后用高效液相色谱仪检测产物的峰电平并记录。

根据标准品的标准曲线计算出不同温度下全细胞和酶粗提物的酶活力，制作曲线，进行对比。

1.3.6 pH值对酶活力的影响 试验方法与1.3.5相同，将 45 ℃培养并经过分步诱导的5号菌液产生的全细胞和酶粗提物在40 ℃和pH值分别为4，5，6，7，8，9，10条件下进行酶活力测定，并制作对比曲线。

2 结果与分析

2.1 5号菌的生长曲线

通过对37 ℃培养的菌液每2 h测1次OD值，做出5号菌的生长曲线，结果见图1。

由图1可知，5号菌的基本生长情况，因为接的菌是对数期的菌，所以从培养开始到22 h这一段是菌的对数生长期，22～36 h是稳定期，36 h后菌开始衰落。

2.2 标准品D-对羟基苯甘氨酸（D-HPG）的标准曲线

标准品D-对羟基苯甘氨酸（D-HPG）的标准曲线如图2所示。

2.3 温度对酶活力的影响

将 45 ℃分步诱导培养24 h的菌液产生的全细胞和酶粗提物在pH值为7.0和温度分别为30，35，40，45，50，55 ℃条件下水解进行酶活力测定，结果见图3。

由图3可知，等量的5号菌的全细胞和酶粗提物在水解温度为40 ℃时酶活力最高，酶粗提物的酶活力为15.23 μmol·g-1·h-1。然而从整个趋势看来，在pH值=7的条件下，随着温度的变化，酶粗提物的水解酶活力要比全细胞水解的酶活力高。由此表明，在pH值=7，温度为40 ℃的条件下，适合做酶粗提物水解。

2.4 pH值对酶活力的影响

将 45 ℃分步诱导培养24 h的菌液产生的全细胞和酶粗提物在温度为40 ℃和pH值分别为4，5，6，7，8，9，10条件下水解进行酶活力测定，结果见图4。

由图4可知，等量的5号菌的全细胞和酶粗提物在40 ℃水解时，随着pH值的升高，全细胞和酶粗提物的水解酶活力先升高后降低，在pH值=6时全细胞活力达到最高，酶粗提物酶活力达到最高时的pH值为8。由此表明，在温度为40 ℃，pH值=8的条件下，适合做酶粗提物水解。

通过以上的试验数据可以得出，5号菌中的蛋白含量占到细胞的3.6%，在此前提下，取等量的细胞一部分破胞，一部分保留全细胞做水解，检测出两者酶活力最高的最佳温度和pH值，前者为40 ℃，pH值=8，后者为40 ℃，pH值=6。然后在两者各自酶活力最高的最佳条件下做水解，仍然是取等量的细胞一部分破胞，一部分保留全细胞，检测得出在水解相同时间后，只占细胞3.6%的酶粗提物的水解效果更好，反应速度更快。

3 结 论

笔者通过试验，利用自选菌种，从菌的酶含量和酶活力两方面对微生物酶催化水解的最佳条件进行了研究。通过对试验菌种生长曲线的测定，发现该菌在22 h之内为对数期，22～36 h为稳定期，36 h后进入衰退期。在此基础上检测前期诱导培养的菌种内的酶含量为3.6%，然后对该菌破胞后的酶粗提物和不破胞的菌体（全细胞）进行了不同温度和pH值梯度下的水解情况对比，得到两者酶活力最高时的最佳温度和pH值，前者最佳温度为40 ℃，pH值为8，后者则最佳温度为40 ℃，pH值为6。研究认为，酶粗提物的水解效果比全细胞的更佳。

参考文献：

[1] 董妍玲，谭新国，潘学武.海因酶法制备D-对羟基苯甘氨酸的研究进展[J].氨基酸和生物资源，2009，31（3）：47-52.

[2] CHAO Y P， JUANG T Y， CHEM J T， et al. Production of d-p-hydroxyphenylglycine by n-carbamoyl-d-amino acid amidohydrolase-overproducing escherichia coli strains[J]. Biotechnology Progress， 1999， 15（4）：603-607.

[3] 科技部西南信息中心.D-对羟基苯甘氨酸的生产技术与市场要求[J]. 化工文摘， 2001（11）：44-45.

[4] 李业英，阚振荣，朱宝成，等.D-对羟基苯甘氨酸生产菌株的选育方法探讨[J].河北大学学报（自然科学版），2004，24（5）：523-525.

[5] 王燕妮.D-对羟基苯甘氨酸生物合成研究进展[J].鸡西大学学报，2011，11（11）：61-64.

[6] 张彦岭，李公春.D-对羟基苯甘氨酸的合成研究[J].许昌学院学报，20102，29（2）：96-98.

[7] 付建忠，刘守信，周志辉，等.采用非均相酶催化法生产d-对羟基苯甘氨酸的方法：CN 1928103 B[P].2010-09-01.

羟基-2 篇7

2,4,6-三溴-3-羟基苯甲酸的合成方法中间羟基苯甲为原料合成等,本实验采用以间氨基苯甲酸为原料,经卤代、重氮、水解等三步反应合成2,4,6-三溴-3-羟基苯甲酸,其产率和纯度都较高,在得到纯品产物时还采用了IR、1H NMR和13C NMR对其结构表征。其合成路线如下:

1 实验部分

1.1 实验仪器

仪器:MP300全自动熔点仪(济南海能仪器有限公司)、GC5890气相色谱(南京科捷分析仪器应用研究所)、IR200红外光谱仪(美国赛默飞世尔公司)、AVANCE II 500MHz核磁共振仪(德国Bruker公司)。

试剂:间氨基苯甲酸、无水乙醚、溴水、硫酸、亚硝酸钠、甲苯、氢氧化钠(以上试剂均为AR)

1.2 2,4,6-三溴-3-氨基苯甲酸(a)的合成

在250 mL圆底烧瓶中放置13.7 g(0.10 mol)间氨基苯甲酸,加入60 mL无水乙醚溶解。磁力搅拌下,用恒压滴液漏斗逐渐滴入58.7 g溴水溶液(相当于含溴分组0.33mol)于圆底烧瓶中,约20 min加完。所形成的白色糊状物(其实是白色沉淀)继续搅拌10 min。然后在通风橱内慢慢转移到盛有250 mL的烧杯中,加入150mL蒸馏水,搅拌5min,静止30 min直至沉淀完全沉下。将混合物常温抽滤,所得到的固体用冷蒸馏水洗涤三次,烘干粗产物,保留约37.3 g粗产物。将粗产物溶于无水乙醚中,加热溶液,然后萃取,得到37.0 g 2,4,6-三溴-3-氨基苯甲酸晶体,收率98.9%,m.p.112℃�114℃,含量99.6%(GC)。

1.3 2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐(b)的合成

在250ml烧杯中加入上步反应得到的37.0g2,4,6-三溴-3-氨基苯甲酸晶体和50ml 0.2mol/L氢氧化钠溶液,温热搅拌使晶体充分溶解,用冷盐浴冷却至10�15℃。另在烧杯中配制35%的亚硝酸钠溶液(8.8g亚硝酸钠和16.3ml蒸馏水,充分溶解)。将此配制液也加入盛有2,4,6-三溴-3-氨基苯甲酸溶液的烧杯中。维持温度10℃�15℃,在搅拌下,慢慢用滴管滴入35ml浓硫酸和70ml蒸馏水配制成的硫酸溶液(维持温度10℃�15℃),直至用淀粉-碘化钾试纸检测呈现蓝色为止,继续在冷盐浴中放置20分钟,使反应完全,反应完毕时介质控制p H值为2.5左右,这时往往有白色细小晶体析出。抽滤,所得到的固体用冷蒸馏水洗涤三次,烘干粗产物,保留约38.7 g粗产物.将粗产物经甲苯萃取、减压蒸馏后得38.5g纯品2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐,收率99.0%,m.p.120℃�124℃,含量99.7%(GC)

1.4 2,4,6-三溴-3-羟基苯甲酸(c)的合成

将上步合成的38.5g重氮硫酸盐加适量水稀释,即2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐溶液。在装有搅拌器、温度计、滴液漏斗和冷凝器的500m L四口烧瓶中加入一定量的水、浓硫酸(实验中硫酸浓度控制在45%),水浴加热至80℃后滴加上述制备的重氮盐溶液进行水解。滴加毕后继续反应40min,使反应完全。将溶液在冷盐水中冷却,有白色晶体析出,抽滤,所得到的固体用冷蒸馏水洗涤三次,烘干粗产物,保留约36.8 g粗产物.将粗产物经甲苯萃取、减压蒸馏后得36.5g纯品2,4,6-三溴-3-羟基苯甲酸,收率99.3%(总体收率97.3%),m.p.143℃�146℃(文献145℃-149℃),含量99.7%(GC)。IR(KBr,ν/cm-1):3620(酚羟基中的O-H),3150(羧酸中的O-H),3015(苯环中的=C-H),1642(苯环中的C=C),1753(羧酸中的C=C)),1239(羧酸中的C-O);1H NMR(CDCl3),δ;10.83(s,1H,羧酸基),10.56(s,1H,羟基),7.90(s,1H,苯环);13C NMR(CD3OD),δ;166.3(C-1),150.7(C-2),139.3(C-3),134.6(C-4),112.6(C-5),109.2(C-6,),107.5(C-7,)。碳原子标记如下结构:

2 结果与讨论

2.1 重氮反应

2.1.1 硫酸用量对重氮硫酸盐合成的影响

芳香族伯胺在低温(一般为0—5℃,但本合成中采用温度为10-15℃)、酸性条件下可与亚硝酸作用生成重氮盐的反应称重氮化反应。由于亚硝酸很不稳定,通常用无机酸(本实验采用硫酸)与亚硝酸钠反应,使其生成的亚硝酸立刻与芳伯胺反应。其反应方程式为:

从反应式可知生成1mol重氮盐需要硫酸的理论用量为2mol,在反应中硫酸的作用是,首先使芳胺溶解,其次与亚硝酸钠生成亚硝酸,最后生成重氮盐。分别采用了1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0mol的硫酸进行实验。其结果如图1。

由图1可知,在硫酸用量为3.5mol时反应产率最高。硫酸用量过高或过低其产率都低。因为2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐是容易分解的,只有在过量的酸液中才比较稳定,所以重氮化时实际上用硫酸量过量很多,重氮反应酸大大过量时,酸除用于生成亚硝酸外,主要目的是稳定生成的重氮盐;若酸量不足,生成的重氮盐容易和未反应的芳胺发生自耦合反应生成重氮氨基化合物而影响下步的水解反应。2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐自我耦合反应,是不可逆的,一旦重氮氨基物生成,即使补加酸液也无法使重氮氨基物转变为重氮盐,因此使重氮盐的质量变坏,产率降低。在酸量不足的情况下,重氮盐容易分解,温度越高,分解越快,导致产率低。

2.1.2 亚硝酸的用量对重氮硫酸盐合成的影响

重氮化反应进行时自始至终必须保持亚硝酸稍过量,否则也会引起自我偶合反应。重氮化反应速度是由加入亚硝酸钠溶液加速度来控制的,必须保持一定的加料速度,过慢则来不及作用的芳胺会和重氮盐作用生成自我耦合反应。本实验中亚硝酸钠溶液常配35%的浓度使用。实验中分别采用2,4,6-三溴-3-氨基苯甲酸和亚硝酸钠的摩尔比为1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5,进行相关实验。其结果如表1。

由表1可知,过量和不足量的亚硝酸钠参加反应,其产率都低,太过量的亚硝酸因能氧化和亚硝基化等而引起一系列的副反应,对下一步水解不利;不足使实际参加反应的亚硝酸钠不充分,从而导致产率低。本实验中2,4,6-三溴-3-氨基苯甲酸和亚硝酸钠的摩尔比为l:1.3时其产率最高。

2.1.3 反应温度对重氮硫酸盐合成的影响

重氮化反应一般在0℃�5℃进行,这是因为大部分重氮盐只有在低温下较稳定,较高温度可以使重氮盐分解速度加快。另外,亚硝酸在较高温度下也容易分解。实验从0℃�20℃分别进行了相关实验,其温度对重氮盐合成产率影响结果如图2。

由图2可知,重氮化温度可在10℃�15℃进行,其产率最高。重氮化反应温度常取决于重氮盐的稳定性,2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐稳定性相对性要高些。但温度过高过低对会对反应产生影响。温度过低反应没有足够的活化能,反应速率慢,从而影响产品产率;温度过高,2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐和亚硝酸分解速度加快,减少参加反应物质的浓度,从而影响产品产率。

2.2 水解反应

2.2.1 水解过程中酸浓度对产物产率的影响

在水解2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐时,硫酸浓度分别采用了25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%,下滴入重氮盐溶液进行水解。滴加毕后继续反应半小时,使反应完全。其他实验条件同上。结果见图3。

由图3可知,硫酸浓度对产物产率的影响较大。当硫酸浓度控制在45%时,其产物产率最高。这是因为水的高浓度有利于重氮盐的分散,有利控制副反应产生。但水的浓度过高致使重氮盐过于分散,使反应速度降低。硫酸浓度过高,使2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐更加稳定,不易参加反应,导致产率降低。硫酸浓度控制在45%左右,可以避免反应生成的酚与未水解的重氮盐发生耦合反应。

2.2.2 水解过程中重氮硫酸盐滴加时间对产物产率的影响

水解2,4,6-三溴苯甲酸重氮硫酸盐过程中,滴加重氮盐的时间分别采用10min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min、70 min滴加完,硫酸浓度均为45%时,其他条件不变。结果见图4。

由图4可知,重氮硫酸盐的滴加时间为40min时产品产率最高。重氮硫酸盐滴加过,使溶液中重氮盐的浓度过高,容易跟发生水解反应的酚起反应,发生副反应,导致产率降低。滴加过慢使反应生成的产物晶体小,不易于抽滤,因此产物产率也低。

3 结论

通过以间氨基苯甲酸为原料,经溴代、重氮、水解等三步反应合成了目标产物2,4,6-三溴-3-羟基苯甲酸,并深入探讨了硫酸用量、亚硝酸钠用量及温度对重氮硫酸盐合成的影响;水解过程中酸浓度及重氮硫酸盐滴加时间对产物产率的影响。得出最佳合成条件:硫酸用量3.5mol,苯胺和亚硝酸钠摩尔比1:1.3,酸浓度为45%,重氮盐滴加时间40min。在此条件下合成产物,其产率可达97.3%,纯度99.7%。在得到纯品产物时,并采用了IR、1H NMR和13C NMR对产物结构进行了表征。

参考文献

[1]谷文祥,有机化学[M],北京:科学出版社,2007,3:281-303

[2]徐克勋.精细有机化工原料及中间体手册[M].北京:化学工业出版社,1998,6:3—135.

[3]俞凌种.基础理论有机化学[M].北京:人民教育出版社,1981,7:87-92

[4]程铸生,朱乘炎.精细化学品化学[M].上海:华东化工学院出版社,1990,6:126-129

[5]章思规;章伟.精细化学品及中间体手册[M].北京:化学工业出版社,2004.9:960-961.

[6]周石洋,陈玲.2,4,6-三溴-4'-硝基二苯醚合成的研究[J],化工中间体,2012(3)30-33

[7]秦云.重氮化与偶合反应的理论研究[J];保山师专学报;2002(2):10-13

[8]桥田洋二;关口自然.重氮盐化学的新进展[J];精细化工;1986(4):50-53

羟基-2 篇8

关键词：2,4,4′-三羟基苯基苄酮,三氟化硼乙醚,正交设计

大豆苷元,又名大豆素,也称葛根大豆甙元。它是存在于豆科植物(大豆、葛藤等)的一种天然雌激素[1]。目前已广泛用作药品、保健品、营养型化妆品,最近又发现大豆苷元及其衍生物在治疗各类癌病中有明显的协同作用,在防治骨质疏松及各类皮肤病等方面也表现突出。同时大豆苷元在用作饲料添加剂方面,具有增加瘦肉产量,提高产蛋率,增加牛奶产量等优点[2,3]。随着大豆苷元的研究领域的不断扩展,从植物中提取已远远不能满足市场需求,急需一种高效、低污染、低成本的合成方法弥补市场短缺。其中间体2,4,4′-三羟基苯基苄酮的合成决定了大豆苷元能否工业化的关键。

2,4,4′-三羟基苯基苄酮结构式如下:

目前2,4,4′-三羟基苯基苄酮的合成方法归纳有三种路线[2,6,7]:(1)以间苯二酚、对羟基苯乙腈、无水乙醚、氯化锌、氯化氢气体等为原料;(2)以间苯二酚、对羟基苯乙酸、路易斯酸、碳酸氢钠等为原料;(3)以间苯二酚、对甲氧基苯乙酸、氯化亚砜及三滤化铝等为原料。在这三种工艺路线中,方法(3)收率最高、产品质量最好,但因对甲氧基苯乙酸成本太高,目前不具备工业化推广条件;方法(1)工艺路线复杂,反应周期长,同时使用气体氯化氢和低沸点的无水乙醚不利于环保,且收率在70%左右,不具备竞争优势。本文根据方法(2)方案合成2,4,4′-三羟基苯基苄酮,通过优化自制工艺路线条件即:间苯二酚与对羟基苯乙酸的摩尔比,反应温度,三氟化硼乙醚的用量,溶剂的合理选取。使该工艺路线的反应时间由10h缩短为4h,产率提高至85%以上。

1 试验部分

1.1 实验设备与材料

YB001N电子天平,上海精密科学仪器有限公司;数显恒温加热套,山东菏泽祥龙有限公司;恒温槽;熔点仪(未校正),上海精科公司;电热恒温鼓风干燥箱,上海一恒公司;高效液相(Waters 2487)。

间苯二酚(工业级,含量≥98%);1,2-二氯乙烷(分析纯);对羟基苯乙酸(工业级,含量≥98%);三氟化硼乙醚溶液(工业级,BF3≥47%)。

1.2 液相检测法

硅胶柱型号:C18色谱柱(250mm×4.6mm,5μm);流动相:甲醇:水=52:48;进样量:20uL;流速:1.0mL/min;吸收波长:254nm。

1.3 实验方案

向500mL三口瓶中依次加入0.1mol(15.2g)对羟基苯乙酸、0.1mol(11.0g)间苯二酚、125mL三氟化硼乙醚溶液,30℃搅拌溶清,开启冷凝水,升温80℃,有淡黄色固体产生,反应3h时,HPLC跟踪检测。反应结束后,缓慢降温至20℃维持1h。抽滤,将得到的滤饼加入10%碳酸氢钠溶液中70℃煮1～4h,并用2mol的盐酸调节pH至7.0左右,抽滤得15.86g,收率:70%,纯度98%以上。熔点185.1℃～187.2℃。

2 过程讨论

2.1 合成工艺的优化与分析

为提高2,4,4′-三羟基苯基苄酮的产率,降低原料成本,本课题采用正交设计法进一步优化合成工艺。选取反应物料比(间苯二酚与对羟基苯乙酸的摩尔比)、温度、催化剂用量、时间四个因素,每个因素取三个水平,按L9(34)安排正交表(见表1),正交实验结果见表2。

表2中对羟基苯乙酸的用量为15.26g,K1～K3代表每一因素从小到大在所有实验中某一因素相同时的2,4,4′-三羟基苯基苄酮的总和。

从正交实验结果可以看出:从极差值看影响最大的因素为原料配比,其次为催化剂的用量和反应温度,反应时间影响最小。较优的反应条件为原料1.3:1,催化剂从成本角度考虑优选35mL,反应温度优选70℃,反应时间4h。即:A3B2C2D1。

2.2 反应溶剂的合理选取

按正交后工艺优化的实验方案,连续进行了6批实验,发现反应液过于粘稠,严重影响了产品的色泽,且纯度在97%左右。为进一步提高产品质量,本课题对以下五种溶剂(二氯甲烷,1,2-二氯乙烷,硝基苯,石油醚,二硫化碳)进行逐一优选并结合正交设计选出最佳溶剂1,2-二氯乙烷,最佳加量为20mL。

对得到的较佳的工艺条件作进一步的验证实验,如表3。

2.3 重结晶条件优化

2,4,4′-三羟基苯基苄酮溶于甲醇、乙醇和丙酮等有机溶剂,难溶于水。考虑到毒性和价格,选择乙醇的水溶液作为重结晶溶剂。方法:每次称取10.0克粗产品,用60mL不同浓度的乙醇的水溶液重结晶,找出最比例的重结晶溶剂。搅拌加热使粗产品溶解,自然冷却结晶,过滤,晶体用新鲜的重剂洗涤2次,置于烘箱中40℃～50℃吹干。

由此可见,不同浓度的乙醇溶液所结得的晶体颜色和熔点各不相同。可以得出简单的规律,随着乙醇比例的增加,析出的晶体的颜色变浅,而且析出慢。考虑到结晶的收率和晶体的颜色,选择乙醇/水较佳的体积比为1:1.6,用量为60mL,且精制收率在90%以上。

3 结 论

在确定合成2,4,4′-三羟基苯基苄酮的基础上,采用正交设计进行了中间体2,4,4′-三羟基苯基苄酮合成工艺优化研究。以收率,成本为指标,考察了合成反应涉及的四个主要影响因素:物料比、反应温度,反应时间,催化剂的量。所得试验结果经过正交设计软件分析后最终确定合成工艺优化条件为:反应温度65℃,反应时间4h,加入三氟化硼乙醚35mL,并结合溶剂实验,选取1,2-二氯乙烷为合成溶剂,使平均收率提高到85.0%以上,经验证实验,该优化工艺条件下,中间体2,4,4′-四三羟基脱氧安息香平均收率提高10%以上。

参考文献

[1]陈新,高相森.一种大豆异黄酮的合成方法[P].CN2006100590052007-8-29.

[2]刘敏,刘鸿.一锅法合成大豆苷元[J].化学与化工技术,2005(2):78-80.

[3]杜旭红,吴巧英.新型饲料添加剂——依普黄酮[J].浙江畜牧兽医,2003(1):15.

[4]张小林,张海燕,王敏炜,等.2,4,6,4-四羟基脱氧安息香的合成[J].化学世界,2008(11):677-679.

[5]史占文,朱晓伟,等.大豆苷元的合成[J].内蒙古石油化工,2009(2):6-7.

[6]井乐刚,张永忠.大豆异黄酮合成的进展[J].哈尔滨师范大学自然科学学报,2002(5):74-79.

羟基-2 篇9

由于2-羟基-1-萘甲醛含有羰基, 可和肼类物质在一定条件下反应生成腙类化合物, 此类化合物在医药及生物活性方面可能有很大的用途。而且用2-羟基萘甲醛和对羟基苯甲酰肼反应合成腙类物质的研究, 目前还未见报道。本文利用对羟基苯甲酰肼反应生成2-羟基萘甲醛缩对羟基苯甲酰腙, 并将配体与乙酸镍、乙酸锌反应合成相应的配合物。

一、实验部分

(一) 实验药品、仪器。

1.药品。对羟基苯甲酸乙酯 (分析纯) 、2-羟基-1-萘甲醛 (分析纯) 、85%水合肼 (分析纯) 、冰醋酸 (分析纯) 、乙酸镍 (分析纯) 、醋酸锌分析纯) 、甲醇 (分析纯) 、丙酮 (分析纯) 、乙酸乙酯 (分析纯) 、无水乙醇 (分析纯) 、1, 10-邻菲罗啉, 溶液使用前均按照文献上的标准方法纯化。

2.仪器。磁力加热搅拌器-79-1 (上海南汇电讯器材厂) 、电热鼓风干燥箱 (上海福玛实验设备有限公司) 、WQF-510傅立叶变换红外光谱仪 (压片、北京第二光学仪器厂) 、数字式温度控制仪 (上海医用仪表厂) 、接触调压器 (江苏淮阴市仪器仪表有限公司) 。

(二) 合成路线。见图1。

(三) 实验方案。

1.对羟基苯甲酰肼 (化合物A) 的合成。取0.10 mol (17.00 g) 对羟基苯甲酸甲酯、0.30 mol 85%的水合肼于圆底烧瓶中, 混合均匀, 加热回流15分钟, 滴加少许乙醇, 再回流8小时。稍冷后在旋转蒸发仪上蒸去溶剂, 得粘稠液体;搅拌下将其倒入约40 m L乙醚中, 过滤, 将所得白色固体在干燥箱中烘干, 产率约78%。

2.对羟基苯甲酰腙 (化合物B) 的合成。取0.01 mol (1.52g) 对羟基苯甲酰肼溶解于30 m L无水乙醇中, 0.01 mol (1.72g) 2-羟基-1-萘甲醛溶于乙醇中, 将二者混匀, 向混合液中加入2 m L冰乙酸作催化剂, 回流3小时, 反应后溶液呈淡黄色, 冷却后出现固体, 过滤, 滤液静置培养单晶, 固体在干燥箱中烘干, 得酰腙粗品。

3.2-羟基-1-萘甲醛缩对羟基苯甲酰腙及其与镍 (Ⅱ) 配合物的合成。避光下将1, 10-邻菲罗啉 (0.50 mmol) 的甲醇溶液10 ml滴入含乙酸镍 (0.50 mmol) 的甲醇溶液10ml, 静置后再滴入含配体 (0.50 mmol) 的甲醇溶液15 ml, 加热回流5小时溶液变为棕红色并逐渐加深, 冷却到室温, 过滤得到大量固体即为配合物。将固体分别溶于乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯等溶剂后过滤, 滤液静置培养单晶。

4.2-羟基-1-萘甲醛缩对羟基苯甲酰腙及其与锌 (Ⅱ) 配合物的合成。避光下将1, 10-邻菲罗啉 (0.50 mmol) 的甲醇溶液10 ml滴入含醋酸锌 (0.50 mmol) 的甲醇溶液10ml, 静置后再滴入含配体 (0.50 mmol) 的甲醇溶液15 ml, 加热回流5小时反应生成黄色固体, 冷却后过滤, 滤液静置培养单晶, 将固体分别溶于乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯等溶剂后过滤, 滤液静置培养单晶。

二、结果与讨论

合成2-羟基-1-萘甲醛对羟基苯甲酰腙时加少量的冰醋酸, 有催化作用且有利于提高产率。每步所得产品要用重结晶法提纯, 有利于下一步实验的进行。对一种新物质的结构进行测定的最有效和准确的方法是培养单晶, 再进行红外光谱分析。为了能得到符合测试要求的单晶, 实验时将配体和配合物溶于不同的溶剂进行培养。

三、配体的表征

(一) 红外光谱分析。对羟基苯甲酰肼, 2-羟基萘甲醛缩对羟基苯甲酰腙及其镍 (Ⅱ) 配合物和锌 (Ⅱ) 配合物的红外光谱见图2~图5。

谱图中主要吸收峰归属如下:

3317cm-1处强吸收峰, 是酰肼中N-H的伸缩振动吸收峰。

3199cm-1、3018cm-1处较弱的吸收峰, 是芳环上C-H的伸缩振动吸收峰。

1620cm-1处出现很强的吸收峰, 是C=O伸缩振动吸收峰。

1468cm-1与1620cm-1之间出现的几条谱带是苯环骨架伸缩振动吸收峰。

1468cm-1处的吸收峰为N-H面内弯曲振动吸收峰。

1281cm-1处的吸收峰为C-N伸缩振动吸收峰。

619cm-1处的吸收峰为N-H面外弯曲振动吸收峰。

根据以上分析可初步判断合成的化合物即为目标化合物。

谱图中主要吸收峰归属如下:

3290cm-1的吸收峰是O-H的伸缩振动峰。

3180cm-1的吸收峰是N-H的伸缩振动峰。

1635cm-1处出现的尖锐吸收峰是-CONH-中羰基伸缩振动吸收峰。

1537cm-1处出现的强峰是N-H弯曲振动峰。

1281cm-1出现的吸收峰为C-N的伸缩振动吸收峰。

818cm-1的吸收峰为苯环两相邻C-H的特征振动, 是苯环对位二取代的特征。根据以上分析可初步判断合成的化合物即为目标化合物。

谱图中主要吸收峰归属如下:

在3294cm-1的宽峰是水分子的伸缩振动吸收峰, 说明可能有水分子参与配位。

在1606cm-1处出现的尖锐吸收峰是C=N-N=C的特征吸收峰。

在1282cm-1出现的吸收峰为N=C-O的伸缩振动吸收峰, 说明配体以烯醇式参与配位。

825cm-1的吸收峰为苯环两相邻C-H的特征振动, 是苯环对位二取代的特征。

谱图中主要吸收峰归属如下:

在3259cm-1的宽峰是水分子的伸缩振动吸收峰, 说明可能有水分子参与配位。

在1606cm-1处出现的尖锐吸收峰是C=N-N=C的特征吸收峰。

在1281cm-1出现的吸收峰为N=C-O的伸缩振动吸收峰, 说明配体以烯醇式参与配位。

参考文献

[1]Buu-Hoi N P, Huong N D, Han N H, et al, J Chem Soc[J].1953, 1 (3) :358

[2]Yang Z Y, Yang R D, Li F S.Synth React Inorg Met-org Chem[J].1999, 29 (2) :205

[3]Williams D R.Metals, ligands and cancer[J].Chem Rev, 1972, 72 (3) :203~213

[4]Emest H, Increasing the yield of soyabeans[P].2078212, 06, Jan, 1982

[5]Sayed L E, Iskander M F, Coordination compounds with transition metals[J].J Inorg Nucl Cherm, 1971, 33 (2) :435~443

[6]Wang J T, Liu F Q, Zhang YW, et al.Synthesis and structure of pentacoordinate tin (IV) complexes[J].J Organomet Chem, 1989, 375:173~181

[7]肖文, 张华新等.酰腙化合物的分类、配位和性质[J].中山大学学报, 2001

羟基-2 篇10

1 2-D脱氧核糖的合成

2-D脱氧核糖的合成中采用葡萄糖为原料是目前使用最为广泛也是最为典型的代表[2]。其原理是将葡萄糖递减两次, 保护所有羟基, 还原醛基, 用亚硫酸酰氯将唯一的羟基变为氯原子, 再与氰化钠反应, 水解, 去保护, 最后用钠汞齐还原, 得到脱氧核糖。或者是葡萄糖递减一次, 得到d-阿拉伯糖, 再在碱中异构化得到脱氧核糖[3]。

2 几种羟基的保护

2.1 酰化成酯保护

一般可通过乙酰基、苯甲酰基和特戊酰基的酰化来实现羟基保护。使用乙酰基保护羟基的情况较多, 在吡啶中通过乙酰酐引入乙酰基是最普遍的方法, 然而该方法不能用于乙酰位阻较大的叔醇, 在叔醇中引入乙酰基需要加入酰化催化剂 (DMAP, 4-PPY) 等, 或者用路易斯酸催化位阻较大的叔醇。苯甲酰化的方法利用是Bz Cl或Bz2O/吡啶。该保护基比较活泼, 对羟基的保护几乎没有选择性。之后, 乙酰基在碱性条件下脱去。

2.2 烯丙基保护羟基

烯丙基醚用来保护羟基是比较常见的, 原因在于烯丙基醚通常可用各种方法形成糖苷[4]。又因为烯丙基不能与强的亲电试剂共存, 如溴催化氢化的试剂, 然而在中等酸性条件下它可以实现某些温和的脱保护法。烯丙基法总体上具有稳定性, 且较易实现。

2.3 制备成醚类保护

2.3.1 制备成烷氧基甲基醚或烷氧基取代甲基醚

烷氧基甲基醚或烷氧基取代甲基醚也是较为常用的羟基保护手段, 例如较为常用的THP (2-四氢吡喃) 、MOM (甲氧基甲基) 、EE (2-乙氧基乙基) 等保护基通常都是在酸性条件下进行脱保护因为其对酸不稳定, 其中酸稳定性大小MOM>EE>THP。

2.3.2 制成烷基醚

主要有甲基醚 (Me) 、苄醚类 (Bn) 、对甲氧基苄醚 (PBM) 等。其中, 酚用甲基醚保护较多, 易去除, 常用的甲基醚试剂有Me I或 (MEO2) 2SO2与相应的碱组成反应体系。苄醚醚化试剂一般用Ph Ch2Br或Ph Ch Cl2, 体系常用语α-羟基酯的保护。

2.3.3 制成硅醚类保护

常用的硅醚保护基有TMS、TES、TBS、TIPS、TBDPS, 其特点是易保护, 易去保护, 在游离的伯胺肿胺存在条件下, 可以选择性对羟基进行保护。空间效应和电子效应是羟基保护与脱保护的主要影响因素, 对于空间位阻较小的伯醇和仲醇, 一般不用TMS保护。TMS在弱酸条件下极易脱除, 由于硅醚遇酸碱都易水解, 而不同硅醚对酸碱有相对的稳定性, 硅醚对酸碱不稳定可以选择性的酸碱脱保护。同时由于电子效应影响, 烷基硅醚在酸性环境下易去保护, 酚基硅醚在碱性环境下易去保护。

3 葡萄糖制2-D脱氧核糖的羟基保护

羟基的保护可以制成酯类和制成醚类进行保护, 而在葡萄糖中制备脱氧核糖过程为了考虑其区域选择性和立体选择性, 为了定位其他基团或官能团, 必须对其羟基依次用不同保护基进行保护, 之后再进行选择性的脱除保护基[5], 因此在合成脱氧核糖的过程中, 不会只使用单一的保护基团, 多种保护基的综合使用才能达到高效保护羟基防止其水解或氧化的效果。

4 结语

以糖类化合物为原料的脱氧合成2-D脱氧核糖是最为广泛的一种, 其以非糖类化合物为原料进行的立体选择性合成方法虽然收率不高, 选择性及分离提纯等方面仍需改善和提高, 但该方法开辟了新的高立体选择性合成法合成脱氧核糖的途径。而在糖类合成过程中, 羟基的保护和去保护是非常重要的, 本文综述了几种多糖羟基保护及去保护的有效方法, 并从机理方面深入展示每种羟基保护法和去保护法的有效性。综合了解上述羟基保护方法可有效帮助研究人员进行糖类合成过程的进一步深化。

参考文献

[1]李鹏飞, 吉毅, 颜杰, 等.糖合成中羟基的保护和去保护方法[J].化学研究, 2005, 16 (3) :107-112.

[2]夏峰峰, 严飞飞, 程青芳, 等.α-脱氧-D-核糖的合成研究进展[J].化工中间体, 2011 (7) :7-10.

[3]韩素辉, 渠桂荣, 李永.2-脱氧-L-核糖的合成方法研究概况[J].有机化学, 2005, 25 (5) :526-531.

[4]夏峰峰, 严飞飞, 程青芳, 等.α-脱氧-D-核糖的合成研究进展[J].化工中间体, 2011 (7) :7-10.