沈喜海,由鑫钰,王亚楠,秦兆文
(河北科技师范学院,河北 秦皇岛,066600)
WX-4000-微波快速消解系统(上海屹尧分析仪器有限公司); UV-2401型紫外可见分光光度计(日本岛津公司); FTIR-8900红外光谱仪(日本岛津公司);WRS-AB数字熔点仪(上海精密科学仪器有限公司)。水杨酸、邻苯二胺、硫酸铁、浓硫酸、1,4-二氧六环、β分子筛等均为分析纯。
1.2.32-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的合成 取邻苯二胺(1.14 g)与水杨酸(1.38 g),加入一定质量的已制备好的催化剂和5 mL的1,4-二氧六环,调节微波合成仪的功率,反应一定时间,趁热过滤除去催化剂,冷却,反应液经减压蒸馏脱除溶剂得红色固体粗产物,粗产物用去离子水反复洗涤3次,干燥,用无水乙醇重结晶,活性炭脱色,得针状结晶。
1.3.1红外光谱表征 采用KBr压片法、用傅立叶红外光谱仪分析2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的官能团结构。
1.3.2紫外光谱测定 将2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚溶解于无水乙醇中,用紫外分光光度计测试其紫外吸收光谱。分析其共振结构。
1.3.3熔点测定 采用毛细管法,样品装入封口毛细管中,用数字熔点仪测定其熔点。
在水杨酸6.90 g(0.05 mol),催化剂 0.10 g,1,4-二氧六环15 mL,调节微波辐射功率为500 W,反应5 min的条件下,考察物料摩尔比对产物产率的影响。结果表明,在2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的合成反应中,水杨酸与邻苯二胺的最佳摩尔比是1.0∶1.1(表1)。
在邻苯二胺5.70 g(0.055 mol),水杨酸6.90 g(0.05 mol),催化剂 0.10 g,1,4-二氧六环15 mL条件下,调节微波辐射功率,反应5 min的条件下,考察微波辐射功率对产物产率的影响。结果表明,在2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的合成反应中,最佳微波辐射功率为500 W(表1)。
在邻苯二胺5.70 g(0.055 mol),水杨酸6.90 g(0.05 mol),催化剂 0.10 g,1,4-二氧六环15 mL条件下,调节微波辐射功率500 W,考察微波辐射时间对产物产率的影响,结果表明,在2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的合成反应中,最佳微波辐射时间为5 min(表1)。
在水杨酸6.90 g(0.05 mol),邻苯二胺5.70 g(0.055 mol),1,4-二氧六环15 mL。调节微波辐射功率为500 W,反应5 min的条件下,考察催化剂用量对产物产率的影响。结果表明,最佳催化剂量为0.10 g(表1)。
表1 反应条件对对反应产率的影响
由以上实验可知:当n(水杨酸)∶n(邻苯二胺)=1.0∶1.1(水杨酸6.90 g,邻苯二胺5.70 g),固体超强酸相对用量0.10 g,微波辐射功率500 W,微波辐射时间5 min,产率最高达87.8%。
反应后分离出的催化剂,按制备催化剂的条件,重新活化再生,进行循环使用 ,产率略有下降但下降缓慢(表2),说明催化剂重复使用效果较好 。
表2 催化剂的重复使用效果
2.7.1晶体外观 2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚为针状晶体(图1)。
2.7.2红外光谱分析 分析产物的红外光谱,可知3 694.25 cm-1为酚羟基-OH的伸缩振动吸收峰,3 429.20 cm-1为-NH-的伸缩振动吸收峰,3 137.97 cm-1为苯环上C-H的伸缩振动吸收峰,1 598.88 cm-1及其左右2个吸收峰为苯环骨架振动吸收峰,1 458.54,1 384.80 cm-1为咪唑环骨架振动吸收峰,1 54.36,1 121.73 cm-1分别为C-N和C-O的弯曲振动吸收峰,787.68,757.97 cm-1为苯环邻二取代C-H面外振动吸收峰(图2)。红外光谱数据可以得出产物含有2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚的官能团。
2.7.3紫外吸收图谱分析 分析产物的紫外吸收图谱(图3),可知212.5 nm处为—C=N键π→π*跃迁吸收峰, 在235 nm处有一酚羟基苯环的n→π* 跃迁吸收峰,296 nm处为苯环的π→π*震动吸收峰(图3)。这些数据可以确定咪唑环、苯环和带有酚羟基苯环的存在。结合FTIR数据可以确定产物为2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚。
2.7.4熔点测定 利用数字熔点仪测定产物的熔点,熔点为156~159 ℃,与文献值相符,可以确定产物为2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚。
图1 产物晶体外观 图2 产品的红外光谱图
2.7.5XRD分析 2-(2-1H-苯并咪唑基)-苯酚在2θ为5.7,15.7,18.2时有强吸收峰, 2θ为6.1,16.2,22.0,24.0,27.0时有较强吸收峰(图4)。
图3 产品的紫外光谱图 图4 产品的XRD谱图
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