馬傲，劉紹鵬

（徐州生物工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州221006）

2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸為苯甲酸系列的非天然氨基酸衍生物，本品為淡黃色固體，mp.200℃～205℃，水溶解性較差，微溶于水而溶于有機(jī)溶劑，適宜儲(chǔ)存在溫度低于30℃的儲(chǔ)存環(huán)境中，其主要用途為制作農(nóng)藥、醫(yī)藥化工及原料藥合成的中間體?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。

圖1 2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的化學(xué)結(jié)構(gòu)式

本文研究了試驗(yàn)室條件下的2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制備工藝，主要考查反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、無水乙醇用量和pH值四個(gè)影響因素，采用HPLC法對(duì)所得產(chǎn)物質(zhì)量進(jìn)行分析，并設(shè)計(jì)了四因素三水平的正交試驗(yàn)，旨在找到一條優(yōu)化的制備工藝，提高產(chǎn)物的產(chǎn)量和質(zhì)量，節(jié)約成本。

1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1 原料和試劑

合成原料2-（4-氯-2-硝基苯胺基）苯甲酸和（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)品采購于美國Sigma公司；試驗(yàn)用水為雙蒸水；甲醇和乙腈規(guī)格為色譜純；活性炭（規(guī)格：碘值400～1300，灰分 6～16，水分＜5）采購于江蘇城森炭業(yè)有限公司；試劑（六水合三氯化鐵、無水乙醇、水合肼和鹽酸）均為分析純。

1.2 儀器

Agilent1200高效液相色譜儀（美國安捷倫公司生產(chǎn)），A.10.02色譜工作站（Agilent Chemstation）；JT202N型電子天平（上海精天電子儀器有限公司）；J2077型電加熱器（泰州美旭儀器有限公司）；GM-0.33A型真空干燥泵（深圳瑞鑫達(dá)化玻儀器有限公司）。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的制備方法

取2-（4-氯-2-硝基苯胺基）苯甲酸（14 g，0.51 mol）、活性炭（13 g）、六水合三氯化鐵（7 g，0.018 mol）和無水乙醇（900 mL），混合攪勻，加熱至沸騰、回流，滴加含量約 84%的水合肼（103 mL，1.78 mol），在 70℃下反應(yīng)5 h。趁熱過濾反應(yīng)物，濾液濃縮后，在殘留物中加入鹽酸（2 mol/L）約50 mL，調(diào)pH至4～5。濾液抽濾，將濾餅干燥后，得到淡黃色固體化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸（108 g，純度 90%），計(jì)算收率。[文獻(xiàn):收率64%，純度 86%]。

收率=（目標(biāo)產(chǎn)物生成量/反應(yīng)物進(jìn)料量）×100%

純度=純物質(zhì)的質(zhì)量/（純物質(zhì)的質(zhì)量+雜質(zhì)的質(zhì)量）×100%=1-雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

2.2 分析試驗(yàn)

2.2.1 色譜條件

所選的固定相為Agilent Eclipse XDB C18型色譜柱，大小為4.6 mm×250 mm，流動(dòng)相為水和乙腈體系（3∶7，V/V）（用磷酸調(diào)節(jié)pH值至2.5），流速設(shè)定為 1.0 mL/min，保持柱溫（30±0.5）℃，進(jìn)樣量為10μL。

2.2.2 供試品溶液的配制

利用電子天平精密稱取2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸（4.000±0.000 5）g于100 mL量瓶中，加流動(dòng)相溶解，逐級(jí)稀釋，最終制成0.4 mg/mL的2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸標(biāo)準(zhǔn)品溶液，作為供試溶液。

2.2.3 對(duì)照品溶液的制備

在100 mL量瓶中精密稱取2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸對(duì)照品（0.8±0.000 5）g，加流動(dòng)相溶解，逐級(jí)稀釋，最終制成8 mg/mL的溶液，作為內(nèi)標(biāo)溶液。

2.2.4 分析方法

在1.5 mL離心管中取供試品溶液200μL，加入80 μL內(nèi)標(biāo)溶液，漩渦混勻，加入甲醇320μL，漩渦5 min，靜置 20 min，離心（1500 r/min）5 min，吸取上清液，然后轉(zhuǎn)移至自動(dòng)進(jìn)樣器樣品瓶中進(jìn)行HPLC分析。將供試溶液和內(nèi)標(biāo)溶液在2.2.1的色譜條件下進(jìn)行樣品檢測(cè)，記錄檢測(cè)結(jié)果色譜圖（見圖2）。

圖2 化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的高效液相色譜圖

由圖2可見，中間體2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸出峰的保留時(shí)間為11.479 min，各雜質(zhì)峰的保留時(shí)間分別為：雜質(zhì)1為4.237 min，雜質(zhì)2為16.473 min。

2.3 單因素試驗(yàn)

2.3.1反應(yīng)溫度對(duì)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影響

設(shè)計(jì)不同的反應(yīng)溫度進(jìn)行試驗(yàn)，確定最合適的反應(yīng)溫度，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 反應(yīng)溫度對(duì)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影響

由表1可看出，低于40℃還未反應(yīng)完全，底物殘留量大且產(chǎn)率過低。當(dāng)反應(yīng)溫度在50℃時(shí)，雖然雜質(zhì)總量相對(duì)較小，但是反應(yīng)還不完全，2-（4-氯-2-硝基苯胺基）苯甲酸的殘留量仍較大。綜合考慮所得產(chǎn)物質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)，最終確定將反應(yīng)溫度的范圍控制在55℃～70℃，見圖 3。

圖3 反應(yīng)溫度與2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖

2.3.2反應(yīng)時(shí)間對(duì)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影響

設(shè)計(jì)不同的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，確定最合適的反應(yīng)時(shí)間，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影響

由表2可看出，反應(yīng)時(shí)間不足1 h不反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間在1 h、2 h時(shí)，所得產(chǎn)物總體質(zhì)量較差且雜質(zhì)較多，反應(yīng)時(shí)間在6 h時(shí)，雖產(chǎn)率較高，但是雜質(zhì)相對(duì)較大。因此確定最合適的反應(yīng)時(shí)間為3 h、4 h、5 h。反應(yīng)時(shí)間與2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖見圖4。

圖4 反應(yīng)時(shí)間與2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖

2.3.3無水乙醇的用量對(duì)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影響

分別設(shè)計(jì)不同用量的無水乙醇（400～900 mL）進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 無水乙醇用量對(duì)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影響

由表3可看出，0 mL無水乙醇不反應(yīng)，用量為50～300 mL時(shí)反應(yīng)不完全，仍有較多底物殘留，雜質(zhì)較多。無水乙醇的用量在400、500、600 mL時(shí)，產(chǎn)率不高，仍有較大的雜質(zhì)殘留量。因此確定適宜的無水乙醇用量為700、800、900 mL。無水乙醇用量與 2-（2-氨基 -4- 氯苯胺基）苯甲酸制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖見圖5。

2.3.4反應(yīng)體系pH值對(duì)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影響

針對(duì)反應(yīng)體系中的pH值進(jìn)行調(diào)整，以確定最優(yōu)的pH值，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

由表4可看出，反應(yīng)液的pH值在1～2時(shí)，雖雜質(zhì)量逐漸減少，但是產(chǎn)品產(chǎn)量仍然很大，且產(chǎn)率不高；反應(yīng)液pH值在6～7時(shí)，雜質(zhì)總量繼續(xù)增加，且所得產(chǎn)率隨之降低。因此最終確定最合適的pH值為3～5。pH值與2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖見圖6。

表4 p H值對(duì)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的影響

圖6 pH值與2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制備優(yōu)化的關(guān)系示意圖

2.4 正交試驗(yàn)

通過單因素試驗(yàn)，確定了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、無水乙醇用量和pH值4個(gè)因素作為影響化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的主要因素，對(duì)于各因素分別選取三個(gè)水平，設(shè)計(jì)四因素三水平的L9（34）正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)因素水平如表5所示，正交試驗(yàn)結(jié)果如表6所示。

表5 因素水平表

從表6可以看出，極差R的計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成產(chǎn)生影響的順序是反應(yīng)溫度＞反應(yīng)時(shí)間＞pH值＞無水乙醇用量。由K值可以看出，2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸合成的最優(yōu)配方為A3B3C3D2，正交試驗(yàn)9號(hào)A3B3C2D1化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的收率最高，為92.35%。為了真正確定最優(yōu)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的配方，設(shè)計(jì)了驗(yàn)證試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，配方A3B3C2D1的收率為92.35%，配方A3B3C3D2的收率為93.47%，因此最終確定最優(yōu)2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸的配方為A3B3C3D2，即反應(yīng)溫度為70℃，反應(yīng)時(shí)間為5 h，無水乙醇用量為900 mL，pH值為4。

表6 正交試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

3-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制備工藝的影響因素為反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、無水乙醇用量和pH值。通過研究，筆者確定了四項(xiàng)因素的范圍分別是反應(yīng)溫度為55℃～70℃（反應(yīng)溫度過低會(huì)影響反應(yīng)時(shí)間，過高則導(dǎo)致有毒氣體揮發(fā)，對(duì)操作人員造成傷害）；反應(yīng)時(shí)間為3～5 h；無水乙醇用量為800～1 000 mL；pH值為3～5。因操作時(shí)加入的無水乙醇的用量易于控制，故最終確定2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸制備工藝的關(guān)鍵工藝參數(shù)為反應(yīng)溫度（70℃）、反應(yīng)時(shí)間（5 h）及pH值（4）。本研究為利用化合物2-（2-氨基-4-氯苯胺基）苯甲酸作為合成原料的工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用提供了一定的參考。