陈永杰， 申 秋， 冯玉东， 曹 爽， 左修源

(沈阳化工大学 应用化学学院， 辽宁 沈阳 110142)

随着社会的飞速发展，荧烷类压、热敏染料作为一种功能染料，已广泛应用于热敏记录纸、传真纸等方面[1-3].此外，在生物医学领域也有应用.以荧烷类染料标记 DNA 的基因芯片技术与传统的同位素辐射法相比，更安全、更实用，并且可实现计算机测序[4].荧烷类热敏染料作为第三代热敏染料，占热敏染料总用量的66 %以上，其中欧美日等发达国家占用了其中绝大部分.由于我国起步较晚，技术落后，成本相对较高，还未广泛应用，但是近年来发展迅速.

N-烷基间氨基苯酚作为合成荧烷类热敏染料的中间体而受到广泛关注.目前已合成的中间体的氨基的取代基通常为双乙基、双丁基.而改变中间体上氨基的取代基种类，合成非对称型N-烷基间氨基苯酚(R1≠R2)，从而得到更多的荧烷类热敏染料的品种，使得荧烷类热敏染料的颜色大大增加[5]，是当今世界上研究的重点.荧烷染料结构通式如下所示：

国内关于N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚合成方法的研究尚未见详细报道.N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚是合成荧烷类热敏染料PSB-184的重要中间体，PSB-184能够产生单色黑，具有优异的发色度、光感度，并具有良好的耐光、耐晒、耐水性[6-7].国内外关于N-烷基间氨基苯酚的合成方法主要有以下几种：

(1)取代烷基化法

取代烷基化法是应用最广泛的烷基化工艺方法.取代烷基化法是用烷基化试剂对氨基上的氢进行取代，得到N-烷基化产物.取代烷基化最常用的烷基化试剂有卤代烷(碘代烷、溴代烷和氯代烷)、醇、硫酸酯等[8].Gawande等[9]使用Al2O3-OK为催化剂，在常温下苯胺与卤代烷烃反应，结果表明：在K2O存在下，以乙腈为溶剂反应效果最好，收率为85 %.

Harada Haruhisa等[10-11]以间氨基苯酚、正氯丁烷为原料，在水和液氨存在的情况下，高温高压合成间-二丁氨基苯酚.产品收率为60 %～70 %，产品杂质难以除去.

Den Tatsuro[12]、祁争健[13]等人以间氨基苯酚、碘丁烷为初始原料，在溶剂及缚酸剂的存在下，于常压下加热回流制备间二丁氨基苯酚.产品收率达到96.5 %.

(2)氨基化法

氨基化法[14]合成N-烷基间氨基苯酚是以间苯二酚为原料，与相对应的胺进行反应得到N-烷基间氨基苯酚的方法.该合成工艺中，工艺设备要求较高，需要在高压釜中进行.

Maki Hiroshi等[15-16]采用间苯二酚、正氯丁烷为原料，在甲醇、液氨等存在下高温高压催化加氢合成间-二丁氨基苯酚.该方法收率可达90 %，纯度较高.

姚建文等[17]使用间苯二酚、乙胺为原料，水为溶剂，在200 ℃条件下反应16 h，得到N-乙基间氨基苯酚，收率为80.9 %.该反应原料利用率低，反应结束时，仍剩余30 %的间苯二酚.此外该反应条件苛刻，并且容易生成副产物N,N′-二乙基间苯二胺.

本文以溴代异丁烷和N-乙基间氨基苯酚为原料，三乙胺为缚酸剂，四氢呋喃为溶剂，反应得到N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚.为了避免反应过程中N-乙基间氨基苯酚被氧化，反应在密闭不锈钢釜中进行.通过TLC监测反应进程，使用IR和UV最终确认产物结构.

1 合成路线

以自制N-乙基间氨基苯酚为原料，与溴代异丁烷直接反应合成N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚.该步反应方程式如下：

2 实验部分

2.1 药品与仪器

N-乙基间氨基苯酚为自制，溴代异丁烷、三乙胺和四氢呋喃均为分析纯，无需除水可直接使用.

采用KBr压片法在4 000～0 cm-1范围内，用NEXUS-470型(美国热电公司)红外光谱仪测定产物红外光谱；使用UV-2550型(日本SHIMADZU公司)紫外-可见分光光度计测定产物紫外吸收光谱；使用GOODLOOK-1000薄层色谱成像系统(上海科哲生化有限公司)监测反应进程，并通过TLCS检测产品纯度(面积归一法).

2.2 N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚的合成

将0.01 mol(1.37 g)N-乙基间氨基苯酚溶于15 mL四氢呋喃中，倒入25 mL内衬为聚四氟乙烯的不锈钢釜，加入0.017 5 mol(2.39 g)的溴代异丁烷、0.006 mol(0.6 g)三乙胺，并放入转子，注满四氢呋喃后密封不锈钢釜，置于油浴中加热；当温度达到115 ℃时开始计时，反应30 h.反应结束后，将反应液过滤，经减压蒸馏蒸出溶剂四氢呋喃、三乙胺和未反应的溴代异丁烷，得到目标产物N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚，收率为88 %，经TLCS分析产品纯度89.7 %.

2.3 薄层色谱分析

以GF254薄层层析硅胶为固定相，展开剂配比为V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=4∶1(石油醚沸程60～90 ℃).反应结束后取样，用四氢呋喃稀释后点板，根据原料点大小判断反应进行程度，TLC如图1所示.图1中的a点为反应前N-乙基间氨基苯酚点，b点为反应后N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚点.由图1可以看出：在反应结束时仍剩余少量N-乙基间氨基苯酚.确定最佳反应条件可有效提高N-乙基间氨基苯酚转化率，提高产品纯度.

图1 反应液的TLCFig.1 The TCL of reaction liguid

2.4 柱层析法分离提纯

以200～300目柱层析硅胶为吸附剂，干法装柱，以体积比为4∶1的石油醚-乙酸乙酯混合溶剂为淋洗剂，不断洗脱，观察柱中色带移动情况，用试管收集淋洗剂，并将试管编号，用薄层分析法分析试管中的流动相，将具有N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚组分的试管合并，减压蒸馏后即可得纯品N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚.经TLCS检测，纯度达到95 %以上.

3 结果与讨论

3.1 温度对反应的影响

固定反应条件：n(N-乙基间氨基苯酚)∶n(溴代异丁烷)∶n(三乙胺)=1∶1.75∶0.6，反应时间为30 h.反应结束后取样点板进行TLC检测，观察改变温度对反应进程的影响，考察N-乙基间氨基苯酚的转化率与反应温度之间的关系，结果见图2.由图2可以看出：随着温度升高，N-乙基间氨基苯酚的转化率逐渐升高；当反应温度为115 ℃时，N-乙基间氨基苯酚的转化率为93.2 %；当温度继续升高时，转化率变化不大.因此，最佳的反应温度为115 ℃.

图2 不同反应温度下N-乙基间氨基苯酚转化率Fig.2 Conversion rate of N-ethyl-m-aminophenol under different reaction temperatures

3.2 溴代异丁烷用量对反应的影响

固定反应条件：n(N-乙基间氨基苯酚)∶n(三乙胺)=1∶0.6，反应温度为115 ℃，反应时间为30 h.反应结束后取样点板，观察不同溴代异丁烷用量对反应的影响，考察N-乙基间氨基苯酚的转化率与溴代异丁烷用量之间的关系，结果见图3.由图3可以看出：随着溴代异丁烷用量的增大，N-乙基间氨基苯酚反应转化率逐渐升高；当溴代异丁烷与N-乙基间氨基苯酚摩尔比为1.75后，继续增加溴代异丁烷用量，转化率不发生明显变化.因此，N-乙基间氨基苯酚与溴代异丁烷的最佳摩尔比为1∶1.75.

图3 溴代异丁烷用量与N-乙基间氨基苯酚 转化率之间的关系Fig.3 The relationship between conversion rate of N-ethyl-m-aminophenol and isobutyl bromide dosage

3.3 三乙胺用量对反应的影响

固定反应条件：N-乙基间氨基苯酚与溴代异丁烷的摩尔比为1∶1.75，反应温度为115 ℃，反应时间为30 h.反应结束后取样点板，观察不同三乙胺用量对反应进程的影响，考察N-乙基间氨基苯酚的转化率与三乙胺用量之间的关系，结果见图4.由图4可以看出：随着三乙胺用量的增加，N-乙基间氨基苯酚的转化率明显提高，当三乙胺与间氨基苯酚摩尔比为0.6后，继续增加三乙胺用量，转化率不发生明显变化.因此，间氨基苯酚与三乙胺的最佳摩尔比为1∶0.6.

图4 三乙胺用量与N-乙基间氨基苯酚转化率 之间的关系Fig.4 The relationship between conversion rate of N- ethyl-m-aminophenol and triethylamine dosages

3.4 时间对反应的影响

固定反应条件：n(间氨基苯酚)∶n(溴代异丁烷)∶n(三乙胺)=1∶1.75∶0.6，反应温度为115 ℃.反应结束后取样点板，观察改变时间对反应进程的影响，考察N-乙基间氨基苯酚的转化率与反应时间之间的关系，结果见图5.由图5可以看出：随着反应时间增加，N-乙基间氨基苯酚转化率升高；当反应时间达到30 h后，继续增加反应时间，转化率不发生明显变化.因此，最佳反应时间为30 h.

图5 不同反应时间下N-乙基间氨基苯酚转化率Fig.5 Conversion rate of N-ethyl-m-aminophenol with different reaction time

3.5 N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚IR和UV谱图确认

图6中3 430.99 cm-1处存在的钝峰为酚羟基伸缩振动峰；2 938.92 cm-1、2 865.32 cm-1处的强吸收峰为烷基C—H伸缩振动峰； 1 617.92 cm-1处为苯环C==C骨架振动；1 438.31 cm-1处为CH2变形振动峰；1 374.13 cm-1为CH3变形振动峰；1 340.11 cm-1为叔胺基变形振动峰；1 114.15 cm-1处的强峰为烷基C—N伸缩振动峰；1 248.31 cm-1处为C—O伸缩振动峰；876.19 cm-1、778.31 cm-1处为苯环间位二取代特征峰.

图6 N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚IR谱图Fig.6 The IR spectrum of N-ethyl-N- isobutyl-m-aminophenol

图7中a曲线N-乙基间氨基苯酚吸收峰出现在246.5 nm，b曲线N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚吸收峰出现在252.5 nm，由于异丁基属于生色基团，因此b曲线明显发生红移.再结合IR谱图数据，可以确认该物质为N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚.

图7 N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚和 N-乙基间氨基苯酚的UV谱图Fig.7 The UV spectra of N-ethyl-N-isobutyl-m- aminophenol and N-ethyl-m-aminophenol

4 结 论

(1) 确定了合成N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚的最佳反应条件：反应温度为115 ℃，间氨基苯酚与溴代异丁烷、三乙胺的摩尔比为1∶1.75∶0.6，反应时间为30 h，产品收率88 %.

(2) 采用TLC准确监测反应进程，最佳展开剂配比为V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=4∶1(石油醚沸程60～90 ℃).经过TLCS检测产品纯度为89.7 %(面积归一法).

(3) 对N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚粗产品进行柱层析分离，提纯后经TLCS检测纯度达到95 %以上.对提纯后的红褐色油状产物进行IR光谱和UV光谱分析，证实所合成物质为N-乙基-N-异丁基间氨基苯酚.