微波合成对苯并咪唑苯氧乙酸的实验报告

微波合成实验

摘要：简要论述了微波促进有机反应的原理和微波加热的特点。详细地描述本次微波合成对苯并咪唑苯氧乙酸的过程。在微波作用下，氯乙酸与对羟基苯甲醛合成对醛基苯乙酸，并以此产物和邻苯二胺为原料，合成对苯并咪唑苯氧乙酸。并将产物用红外光谱、紫外光谱等进行表征证明。

关键词：对苯并咪唑苯氧乙酸；微波辐射；合成；表征。

前言：苯并咪唑衍生物是一类结构特殊的杂环化合物，被广泛用作环氧树脂固化（促进）剂、药剂、尿烷触媒、铜的防锈、炸药控制剂以及电解质等，是重要的基础化工材料。苯并咪唑及其衍生物在农药和医药领域是一类重要的活性物质，具有广谱的生物活性。由于其结构的优越性和生理活性、反应活性及其他优良特性，它的应用十分广泛，因此，苯并咪唑衍生物的合成及其生物活性受到广泛关注。

苯并咪唑类化合物的传统合成方法是：邻苯二胺及其衍生物在催化剂及较高的温度和较大的压力的同时作用下与羧酸、醛类经多步反应而得，反应所需的时间较长，副反应多且产率低。鉴于微波辐射能有效加速有机反应，具有缩短加热时间、产率高、对环境友好等优点。本实验在微波作用下，先将氯乙酸与对羟基苯甲醛合成对醛基苯乙酸，并将此产物和邻苯二胺反应合成对苯并咪唑苯氧乙酸。

微波是频率大约在 300 MHz～300 GHz,即波长在 1000～1 mm 范围内的电磁波，它位于电磁波谱的红外光波和无线电波之间。目前关于微波加速有机反应的机理，化学界存在着两种观点。一种观点认为，虽然微波是一种内加热，具有加热速度快、加热均匀无温度梯度、无滞后效应等特点，但微波应用化学反应仅仅是一种加热方式，与传统加热反应并无区别。他们认为微波应用于化学反应的频率 2450 MHz 属于非电离辐射，在与分子的化学键共振时不可能引起化学键断裂，也不能使分子激发到更高的转动或振动能级。微波对化学反应的加速主要归结为对极性有机物的选择加热,既微波的致热效应。另外一种观点则认为微波对化学反应的作用，一是使反应物分子运动剧烈，温度升高；二是微波场对离子和极性分子的洛仑兹力作用使得这些粒子之间的相对运动具有特殊性，且与微波的频率、温度及调制方式的密切相关，因而微波加速化学反应的机理非常复杂，存在致热和非致热两重效应。实验也证明了微波在一定条件下还可以抑制化学反应的进程。

将微波用于有机合成的研究涉及酯化、Diels -Alder、重排、Knoevenagel、Perkin、Witting、 Reformatsky、 Dveckman、羧醛缩合、开环、烷基化、水解、烯烃加成、消除、取代、自由基、立体选择性、成环、环反转、酯交换、酯胺化、催化氢化、脱羧等反应及糖类化合物、有机金属、放射性药剂等的合成反应。

微波有机合成反应是使反应物在微波的辐射作用下进行反应，它需要特殊的反应技术，这与常规的有机合成反应是不一样的。微波反应技术大致可以分为 3 种：微波密闭合成技术、微波常压合成技术和微波连续合成技术。

微波化学作为一门新兴的交叉学科，还有许多需要深入研究的问题

综上所述，微波具有清洁、高效、耗能低、污染少等特点，它不仅开辟了有机合成的一个新领域，同时也广泛地应用于其它化学领域中，如微波脱附、干燥，微波溶样,微波净化，微波中药提取等。随着微波技术的不断成熟，微波在有机合成方面乃至整个化学领域都将有着无法估量的前景。

1.实验部分

1.1 试剂与仪器

1.1.1 试剂

对羟基苯甲醛（CP ），国药集团化学试剂有限公司；氯乙酸（AR ），天津市光复精细化工研

究所；邻苯二胺（CP ），国药集团化学试剂有限公司；无水乙醇（AR ），无锡市灵达化工有限公司；氢氧化钠（AR ），天津市福晨化学试剂厂。

1.1.2 仪器

WBFY-201 微电脑微波化学反应器（输出功率800W ，巩义市予华仪器有限责任公司）、 WRS-1B 数字熔点测定仪（上海精密科学仪器有限公司）

101-A 电热鼓风干燥箱

1.2 反应原理

1.2.1 微波合成对苯并咪唑苯氧乙酸

（1）在碱性条件下，氯乙酸与对羟基苯甲醛在加热的作用下，合成对醛基苯氧乙酸，反应方程式如下：

CHO

OH

+

ClCH 2COOH

加热NaOH

CHO

OCH 2COOH

(产物11）

（2）对醛基苯氧乙酸与邻苯二胺为原料，用乙醇做溶剂，合成了对苯并咪唑苯氧乙酸，反应

方程式如下：

CHO

OCH 2

COOH

+

NH 2NH 2

无水乙醇微波

N N

H （产物

2）OCH 2COOH

1.2.2 环己烯与NBS 反应

（1）在常温下，环己烯与NBS 合成3-溴

-环己烯，反应方程式如下：

Br +

NBS

（产物 1） （2）在酸性高锰酸钾的作用下，3-溴环己烯被氧化，反应方程式如下：

Br

HOOC Br

KMnO4

H+

CH2CH2CH2CH COOH

（产物 2）

1.2.3 对氨基苯甲酸与3-硝基苯甲醛反应

对氨基苯甲酸与3-硝基苯甲醛在无水乙醇的条件下加热，反应方程式如下：

CHO NO2+N

H2COOH

无水乙醇

回流

NO

2

C

H

N COOH

1.3 实验步骤：

1.3.1 熔点的测试

本科毕业生实验所得的对苯并咪唑苯氧乙酸的熔点(单位：·C)

初熔温度终熔温度

样品一116.5 116.7

样品二118.3 119.2

上一届学生实验所得的对苯并咪唑苯氧乙酸的熔点(单位：·C)

初熔温度终熔温度

样品一192.5 192.7

样品二197.0 200.1

样品三155.5 166.2

样品四190.2 191.0

1.3.2 对上届学生实验所得的对苯并咪唑苯氧乙酸的样品一、二、四的重结晶

（1）因为上届学生实验所得的对苯并咪唑苯氧乙酸的熔点接近，所以将样品一、二、四混合，用乙酸乙酯溶解（也可用石油醚溶解，但溶解度没有乙酸乙酯大）。

（2）对溶解后的混合样品用水浴锅进行水浴加热半个小时左右。水浴完成后将反应液趁热倒