CN106188085B - 一种制备荧光素的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备荧光素的工艺方法，包括以下步骤：以柠檬酸作为催化剂，将邻苯二甲酸酐与间苯二酚在溶剂作用下进行反应，从而制得荧光素。本发明的一种制备荧光素的工艺方法具有以下有益效果：操作简便、成本低、收率高、危险小、成品纯度高，既满足药用需求，也适用于工业化生产。

Description

一种制备荧光素的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种荧光示踪化合物的制备新方法，尤其涉及一种制备荧光素的工艺方法。

背景技术

荧光素(Fluorescein)又叫荧光黄或荧光橙红，由Von Bayer于1871年首次合成。其外观为暗橙色或红色粉末，可溶于热乙醇、冰醋酸、碱溶液，呈绿色萤光，不溶于水、苯、氯仿和乙醚。荧光素在水中的最大吸收波长为492nm，最大发射波长为571nm，荧光量子产率可达0.92(pH>8)。其在蓝光或紫外线照射下，发出强烈的绿色荧光。

荧光素溶解后呈绿色荧光的特性，使其成为目前防冻液领域中应用非常广泛的颜料之一。荧光素受激后产生强烈荧光的特性，使其在荧光光度分析试剂领域也有非常广泛的应用，目前已用于测定氯、溴、碘、硫等离子。另外，荧光素可以作为氧化-还原指示试剂和生物染色剂，也是很多重要分析检测试剂(如钙黄绿素等)和药物(如荧光素钠、溴汞红等)的基础原料。

目前制备荧光素的方法，主要有如下几条合成路线：

(一)由邻苯二甲酸酐与间苯二酚在硫酸或路易斯酸催化作用下反应所制备，化学反应式为：

使用硫酸催化的方法成本低，比较方便进行工业化生产，是目前国内的主流生产方法。该方法也有明显的缺陷，一方面会有磺化副产物的生成，导致最终纯品纯度不高，高效液相色谱(HPLC)纯度通常都达不到98.5％，难以适合药用的需求(药用级荧光素要求原料HPLC检测纯度必须超过98.5％)。另一方面该方法因为使用了大量的硫酸，危险性也比较大，不符合绿色合成的要求。

路易斯酸的方法通常采用无水氯化锌或三氟化硼乙醚进行催化作用。采用无水氯化锌催化的方法需要无水条件，并且有大量固废生成，生成成本比较高，不适应于工业化生产的需求。采用三氟化硼乙醚催化的方法原料价格比较高，生产过程中会有乙醚溢出，生产危险性比较大，也不适应于工业化生产的需求。

(二)由邻苯二甲酸酐与2,4-二羟基苯磺酸在无水氯化锌催化作用下高温(190℃)反应所制备，化学反应式为：

该方法需要无水和高温条件，并且有大量固废生成，生产成本比较高，难以适应工业化生产的需求。

(三)由邻苯二甲酸与间苯二酚在甲磺酸催化作用下反应所制备，化学反应式为：

该路线所使用的甲磺酸腐蚀性比较强，并且磺化副产物也比较多，不符合绿色合成的要求，难以满足工业化大生产的需求。

上述制备荧光素的工艺方法存在着反应副产物较多，催化剂危险性较大的问题，因此，寻找一种绿色合成荧光素的工业化生产方法具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的示例旨在克服以上技术问题，提出一种操作简便、成本较低、收率高、危险小，而且成品纯度高，满足药用需求和工业化生产的需求的制备荧光素的工艺方法。

为解决上述技术问题，根据本发明的第一方面，提供一种制备荧光素的工艺方法，其中，该工艺方法以柠檬酸作为催化剂，将邻苯二甲酸酐与间苯二酚在溶剂作用下进行反应，从而制得荧光素，化学反应式如下：

根据本发明的第二方面，提供一种制备荧光素的工艺方法，其中，工艺方法是在0-200℃温度范围下进行的。

根据本发明的第三方面，提供一种制备荧光素的工艺方法，其中，溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁酮和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

根据本发明的第四方面，提供一种制备荧光素的工艺方法，其中，柠檬酸的用量为邻苯二甲酸酐的0.01-1当量。

根据本发明的第五方面，提供一种制备荧光素的工艺方法，其中，间苯二酚的用量为邻苯二甲酸酐的1.5-2.5当量。

本发明的制备荧光素的工艺方法相比现有技术具有以下优点：

1、本发明所采用的催化剂柠檬酸是广泛使用的食品添加剂，生产操作安全性很高。

2、本发明所制得成品HPLC纯度超过99％，能满足药用需求。

3、本发明所述方法合成工艺简单、反应条件温和，且荧光素产物的产率较高，反应操作简便，适用范围更广，能充分满足产品工业化生产的需求。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构及技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明提供了一种制备荧光素的工艺方法，该工艺方法以柠檬酸作为催化剂，将邻苯二甲酸酐与间苯二酚在溶剂作用下进行反应，从而制得荧光素，其具体制备工艺方法的化学式如下：

需要说明的是，上述制备荧光素的工艺方法是在0-200℃温度范围下进行的。

本发明的进一步示例中，制备荧光素的工艺方法中所使用的溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁酮和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

本发明的进一步示例中，柠檬酸的用量为邻苯二甲酸酐的0.01-1当量。需要说明的是，本发明所采用的催化剂柠檬酸是广泛使用的食品添加剂，生产操作安全性很高。柠檬酸主要用作酸味剂、增溶剂、缓冲剂、抗氧化剂、除腥脱臭剂、风味增进剂、胶凝剂、调色剂等。此外，柠檬酸还有抑制细菌、护色、改进风味、促进蔗糖转化等作用。柠檬酸还具有螯合作用，能够清除某些有害金属。

本发明的进一步示例中，间苯二酚的用量为邻苯二甲酸酐的1.5-2.5当量。本发明所制得成品HPLC纯度超过99％，能满足药用需求。同时，本发明的合成工艺简单、反应条件温和，并且荧光素产物的产率较高，反应操作简便，适用范围广，能充分满足产品工业化生产的需求。

本发明公开了一类重要的荧光示踪化合物——荧光素的制备新方法，该化合物广泛应用于分析检测、染料、生命科学等领域。

以下结合具体示例对本发明做进一步说明，当然具体示例是用于说明本发明而不是用于限制本发明的范围。

示例1

室温搅拌下，向加装有分水装置的50L反应釜中依次加入30L甲苯、3Kg邻苯二甲酸酐、4.4Kg间苯二酚和200g柠檬酸。

加热至回流搅拌反应，边加热边分水。保温反应3小时后，使用TLC点板确认原料反应完全且全部转化为产品，再将分水装置改为蒸馏装置。常压蒸馏甲苯，蒸出约15L甲苯后停止蒸馏。

反应釜自然降温析晶过夜，过滤，收集滤饼。滤饼用1L纯水打浆30分钟，再一次过滤，收集滤饼。将滤饼在100℃温度下真空干燥4小时，得到6.3kg橙黄色固体，HPLC纯度为99.5％，收率为94.8％。

核磁数据：1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ10.12(bs，2H)，8.01(d，1H)，7.80(t，1H)，7.72(t，1H)，7.29(d，1H)，6.72(d，2H)，6.58(d，4H)。

示例2

室温搅拌下，向50L反应釜中依次加入25L 2-甲基四氢呋喃、3Kg邻苯二甲酸酐、4.7Kg间苯二酚和300g柠檬酸。

加热回流搅拌反应3小时后，使用薄层层析(TLC)点板确认原料反应完全且全部转化为产品，再加装蒸馏装置。常压蒸馏2-甲基四氢呋喃，蒸出约14L 2-甲基四氢呋喃后停止蒸馏。

反应釜自然降温析晶过夜，过滤，收集滤饼。滤饼用1L纯水打浆30分钟，再一次过滤，收集滤饼。将滤饼在90℃温度下真空干燥5小时，得到5.7kg橙黄色固体，HPLC纯度为99.1％，收率为85.8％。

核磁数据：1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：δ10.12(bs，2H)，8.01(d，1H)，7.80(t，1H)，7.72(t，1H)，7.29(d，1H)，6.72(d，2H)，6.58(d，4H)。

需要说明的是，上述核磁数据用于验证产品结构的正确性。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神及范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围及边界、或者这种范围及边界的等同形式内的全部变化及修改例。

Claims (5)

1.一种制备荧光素的工艺方法，包括以下步骤：

以柠檬酸作为催化剂，将邻苯二甲酸酐与间苯二酚在溶剂作用下进行反应，从而制得荧光素，化学反应式如下：

2.根据权利要求1所述的制备荧光素的工艺方法，其中，所述工艺方法是在0-200℃温度范围下进行的。

3.根据权利要求1所述的制备荧光素的工艺方法，其中，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2-丁酮和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备荧光素的工艺方法，其中，所述柠檬酸的用量为邻苯二甲酸酐的0.01-1当量。

5.根据权利要求1所述的制备荧光素的工艺方法，其中，所述间苯二酚的用量为邻苯二甲酸酐的1.5-2.5当量。