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8-羟基喹啉合成工艺路线概述

发布时间: 2021-05-10

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      8-羟基喹啉是一个重要的有机合成中间体,其合成工艺及衍生物的制备、生物活性的研究是目前化学、药学和医学界的热点内容之一。8-羟基喹啉作为性能优异的金属离子螯合剂,己**应用于冶金工业和分析化学中的金属元素化学分析、金属离子的萃取、光度分析和金属防腐。由于8-羟基喹啉以及衍生物大多数具有生物活性,在医药工业领域内的应用也十分**。8-羟基喹啉直接用作消毒剂,它的卤化衍生物、硝化以及N-氧化物是合成药物的原料,还作为合成农药、染料和其他功能材料的中间体。如把8-羟基喹啉键合在高分子树脂上,使其高分子化,在分析、环境和材料以及电致发光、导电聚合物等方面有广阔的应用前景。

 8-羟基喹啉的制备方法有喹啉磺化碱融、氯代喹啉水解,氨基喹啉水解和Skraup合成等四种方法。方法(1):生产规模约在几百吨年8-羟基喹啉的制备方法主要是以喹啉为原料,经过磺化,碱融,中和,蒸馏和水蒸汽蒸馏等过程得到。由于喹啉的资源有限,这种方法受到一定程度的限制。方法(2):以邻氨基苯酚、甘油或丙烯醛为主要原料,经过环合、中和、蒸馏和重结晶等工序得到8-羟基喹啉。该法使用的原料工业上可大量供应,因此是生产8-羟基喹啉*有前景的合成方法。方法(3)(4)是以8-氨基或8_卤代喹啉为原料,经水解反应得到8-羟基喹啉,该种方法原料难以获得,所以只有一些特殊结构的8-羟基喹啉衍生物制备才有价值。

(1)       喹啉磺化碱熔法

      喹啉的磺化是在40℃以下把喹啉慢慢滴加到65%发烟硫酸中,然后加热到120℃反应一段时间,冷却,加水稀释过滤出8-喹啉磺酸。磺化的温度对8-喹啉磺酸的质量和收率影响很大,由于喹啉的磺化时有5-喹啉磺酸生成,它在水中的溶解性比8-喹啉磺酸大,所以加水析出8-喹啉磺酸时,5-喹啉磺酸会留在母液中,但母液长时间放置,也能析出5-喹啉磺酸。

     8-喹啉磺酸的碱熔方法有常压高温碱融和中温碱熔法,碱熔的温度230-360℃,反应速度快,时间短,但会有一些8-喹啉磺酸分解,碱熔过程中喹啉的气味也比较大。常压碱熔时,由于生成的8-基喹啉易被空气氧化,所以要用水蒸气加以保护;在碱熔初期由磺酸带入的水和反应生成的水起保护作用,但在反应后期,则需要在碱熔物的表面通入适量的水蒸气。

     碱熔完成后,降温,放入水中溶解,然后中和到pH=7析出8-羟基喹啉,过滤,再用水蒸气蒸馏精制得到纯品。该法反应简单,技术比较成熟,所以工业上一直在使用。生产18-羟基喹啉约消耗1.8吨或者更低的喹啉,该法生产的8-羟基喹啉为白色晶体粉末,质量高,含量可大于99.5%以上。

(2)       氯代喹啉的水解

              8-氯喹啉在0.5%铜盐催化剂和1 % KMnO;氧化剂存在的条件下,加热到320℃,反应时间为2 min,生成93%8-羟喹啉。8-氯喹啉与NaOH在中压的条件下加热,得到87%8-羟基喹啉。而8-氯喹啉的制备是用邻氯苯胺和丙烯醛缩合得到的,收率中等,而且邻氯苯胺毒性较大,含氯有机物碱解的腐蚀性也大,所以该方法*对一些价格昂贵中间体的合成有意义。

(3)       氨基喹啉的水解

8-氨基喹啉在高压釜中加热几乎得到定量收率的8-羟基喹啉,8-氨基喳喹啉是通过8-硝基喹啉还原,8-硝基喹啉的制备是用含喹啉的混酸硝化,得到5-硝基喹啉和8-硝基喹啉,而分离这两个异构体的费用比较高。所以从经济和合成步骤上评价,通过氨基喹啉水解制备8-羟基喹啉不是**的合成路线。

(4)       Skraup合成法

 Skraup合成法*初是用邻氨基苯酚、浓硫酸、甘油和邻硝基苯酚共热得到8-羟基喹啉。在这个反应中,甘油在高温(120 -180)下受浓硫酸的作用脱水形成丙烯醛,再与邻氨基酚缩合为二氢喹啉,二氢喹啉被邻硝基苯酚氧化为8-羟基喹啉,而邻硝基苯酚被还原为邻氨基酚。该方法经过不断的改进,可以得到90%以上的收率。这些改进包括用乙酸代替大部分的硫酸,加入硫酸亚铁和硼酸来缓和剧烈的反应,以减少焦油的生成量。除了用硝基物作为氧化剂外,砷酸、钒酸、三氧化铁、四氯化锡、硝基苯磺酸、碘等也可选用为该反应的氧化剂。一般来说,邻硝基苯酚是比较好的氧化剂,因为被还原后生成邻氨基苯酚,可以参与形成8-羟基喹啉的反应,从8-羟基喹啉的收率超过100%的事实可得到证实。

实际上,以甘油为原料的8-羟基喹啉的合成路线存在以下缺点:每摩尔的邻氨基苯酚需要3 mol的甘油,2-3 mol 的浓 硫酸,反应后要用碱中和,废液中含有大量的有机物和无机盐。后处理操作比较复杂,需要溶剂萃取、蒸馏和水蒸气蒸馏等步骤。另外用该法生产的8-羟基喹啉质量、外观和气味有待进一步改进。