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4-硝基-N-甲基邻苯二甲酰亚胺的合成研究

李亚林;苏永青;张志霞

【摘要】综述了4-硝基-N-甲基邻苯二甲酰亚胺的合成路线,研究了4-硝基-N-甲

基邻苯二甲酰亚胺的制备工艺,探讨了反应配比、反应温度、精制条件以及滴加方

式对反应效果的影响.结果表明,以浓硫酸为反应体系,加入N-甲基邻苯二甲酰亚胺,

滴加浓硝酸,反应结束后投入到冰水中,用乙酸乙酯精制,产品纯度通过HPLC检测达

到99.9％.

【期刊名称】《廊坊师范学院学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2017(017)001

【总页数】5页(P69-73)

【关键词】4-硝基-N-甲基邻苯二甲酰亚胺;N-甲基邻苯二甲酰亚胺;精制;HPLC

【作者】李亚林;苏永青;张志霞

【作者单位】石药集团欧意药业有限公司,河北石家庄052165;石药集团欧意药业

有限公司,河北石家庄052165;河北师范大学附属民族学院,河北石家庄050024

【正文语种】中文

【中图分类】R914

4-硝基-N-甲基邻苯二甲酰亚胺(4-nitro-N-methylphthalimide，简称4-NPI；

分子式：C9H6N2O4，相对分子量：206.16；熔点：181～182℃)广泛用来制备

聚酰亚胺，其具有良好的抗高温性能，特别是首先用它与二烷基双酚A的金属盐

即2，2-双(4-羟基苯)丙烷反应生成化合物Ⅰ，如图1所示[1]。

接下来化合物Ⅰ在NaOH水溶液中水解，之后酸化生成四羧酸化合物Ⅱ，如图2

所示。

Ⅱ在合适的溶剂如冰醋酸和醋酐体系中脱水成酐，这种二酐能与有机的二元胺，如

4，4′-二氨基二苯甲烷、邻苯二胺等，制备聚酰亚胺，这种聚酰亚胺具有良好的抗

高温特性。近年来有关聚酰亚胺的研究和应用显得十分活跃，取得了许多可喜的成

果，且在国民经济和国防事业中发挥了一定的作用，4-NPI应用于合成聚酰亚胺，

将有潜在的应用前景，因此，该化合物的合成方法研究显得日益重要。

4-NPI的合成方法主要有两种：一种是采用4-硝基苯酐与一甲胺反应的方法[2-4]，

缺点是4-硝基苯酐是非常见工业品，且制备过程比较复杂，副产物多，难以达到

提纯的目的，同时4-硝基苯酐与一甲胺反应时，4-硝基苯酐的转化率低，造成4-

NPI收率低，因此该方法不适于工业化生产。

另外一种方法是N-甲基邻苯二甲酰亚胺(简称NMP)和混酸发生硝化反应的方法

[5,6]。该方法工艺成熟，操作简便，原料廉价易得，收率高，废酸可通过浓缩继

续反复套用，适合工业化生产。其反应式如图3所示。

因此本文在对以往合成方法进行研究的基础上，实验研究了反应时间、反应温度、

加料方式、原料配比等因素的影响，同时反应中间过程采用高效液相色谱进行监控，

为实验的改进提供了合理的依据，得到了较合适的工艺条件。

1.1实验原料及物性

1.2实验及分析仪器

2000mL、5000mL磨口四口瓶(配有搅拌和套管)，直形冷凝管，球形冷凝管，温

度计，烧杯，量筒，布氏漏斗，抽滤瓶。

1.3HPLC中控方法的确定

通过NMP和4-NPI的UV谱图确定HPLC的检测波长为254nm，在该波长下，

浓硫酸和发烟硝酸为无机物，没有紫外吸收，经过反复多次实验，确定HPLC中

控条件为：流速1mL/min，柱温40℃，流动相：50%乙腈。流动相的配制方法：

取500mL二次蒸馏水，加入0.5g磷酸二氢钾，0.5g四丁基硫酸氢铵(离子对试

剂)，超声溶解后，加入500mL色谱甲醇，加入磷酸调pH=4，抽滤后备用。

1.4工艺改进及讨论

在4-NPI的合成实验中，主要从原料配比、反应温度、加料方式及精制条件的选

择等几方面来进行研究，力求得到该反应过程的最佳工艺条件。在初定合成路线的

基础上，每次实验均只改变一个条件，中间反应过程均采用了HPLC中控，为工

艺的改进提供了合理的依据。

4-NPI初定合成步骤如下：

在装有搅拌、恒压滴液漏斗和温度计的2000mL四口烧瓶中，投入发烟硝酸，在

冰水浴条件下，控制滴加速度，维持温度在15～20℃，搅拌下缓慢滴加浓硫酸配

成混酸，将N-甲基邻苯二甲酰亚胺分批加入到混酸中，控制温度20～25℃，加

入完毕后，升温到40℃保温2小时。降温后将反应液投入到冰水中，过滤，固体

烘干。得到产品126.3g，