CN109384703B - 一种靛红的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种靛红的制备方法，以靛蓝为原料，在非质子极性溶剂中经臭氧氧化得到靛红。本发明制备方法收率高，且经过简单的分离方法就能得到高纯度的靛红。该方法避免了传统方法所造成的大量重金属及污水，且成本较低，非常适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于有机合成领域，具体涉及由靛蓝合成靛红的工业化新工艺。
背景技术
靛红，又名二酮茚、吲哚醌。化学名称为吲哚-2，3-二酮，可用作染料和医药的重要中间体，用于生产药物辛可芬、染料分散黄E-3G；在化学分析中，是测定亚铜离子、硫醇、噻吩、尿蓝母的试剂。结构式如下所示。
靛红化学结构简单且生物活性显著，但在天然产物中含量低，提取困难，所以开发靛红的绿色、高效合成工艺具有十分重要的意义。靛红的经典工业化合成方法有两种，以邻硝基苯甲醛为原料的Baeyer合成法和以苯胺为起始原料的Sandmeyer合成法，但是都对环境有严重的污染。另外还有Claisen合成法、Martinet合成法、Stoll合成法、Gassman合成法和过渡金属催化合成法等，这些方法也存在污染，或者仅用于在实验室合成，并不适合工业化生产。
很早人们在研究靛蓝的理化性质的时候发现靛蓝在空气中慢慢会变紫红色，原因是少部分靛蓝会氧化成靛红。有文献还报道了靛红在氧化剂如重铬酸钾的氧化下得到靛蓝，但是用到了重金属，污染严重。虽然靛蓝染料在臭氧的条件下会有部分分解成靛红，但是转化率不高(40％左右)，由于反应不完全，有大量的靛蓝残留，难以对靛红进行纯化分离，无法满足工业化生产靛红的要求。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提供了一种低成本、安全性高、工艺环保的靛红的工业化制备方法。
本发明具体技术方案如下：
一种靛红的制备方法，以靛蓝为原料，在非质子极性溶剂中经臭氧氧化得到靛红，反应式如下：
上述非质子极性溶剂选自四氢呋喃、丙酮、乙腈，二甲基甲酰胺(DMF)，1,3-二甲基咪唑烷-2-酮(DMI)，二甲基亚砜(DMSO)，六甲基磷酰三胺(HMPA)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一种或几种。优选含二甲基甲酰胺(DMF)和/或二甲基亚砜(DMSO)的混合溶剂。优选二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)体积比为1:0-1:10，更优选1-2：1
上述的制备方法，反应温度为0-100℃，靛蓝与臭氧的摩尔比为1:0.6-1:5，反应时间为1-36小时。优选采用N,N-二甲基甲酰胺/二甲基亚砜混合溶剂为反应溶剂，反应温度为70℃，靛蓝与臭氧的摩尔比为1:3，反应时间为24小时，靛红收率可达90％以上。
本发明一个具体的操作如下：
将靛蓝混悬于溶剂中，搅拌，0-80℃条件下缓慢通入臭氧O3，靛蓝与臭氧的摩尔比为1:0.6-1:5，继续反应1-36小时，反应完毕，降至室温。过滤，减压蒸去溶剂，所得固体分别用水、乙醇洗涤，干燥，即得到产物靛红，最优收率可达90％以上。
本发明优点：
本发明以靛蓝为原料，臭氧为氧化剂，在特定的溶剂中氧化，能高收率的得到靛红，且靛红很容易从反应体系中分离出来，得到高纯度的靛红(HPLC纯度>99％)。该方法避免了传统方法所造成的大量重金属及污水，且成本较低，非常适合工业化生产。
具体实施方式
以下通过实施例说明本发明的具体步骤，但不受实施例限制。
在本发明中所使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例并参照数据进一步详细描述本发明。应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。实施例一、反应条件的筛选
在装有计量阀的反应釜中，按照表一，将靛蓝混悬于反应溶剂中，激烈搅拌，50℃条件下与氧化剂反应，反应完毕，降至室温。过滤，去溶剂，所得固体分别用水、乙醇洗涤，干燥，得到产物靛红，计算收率。
表一 靛蓝氧化反应条件及收率
a v/v：溶剂体积比。
结果表明使用臭氧作为氧化剂，以水、乙醇等质子极性溶剂反应收率很低，采用非质子极性溶剂时，收率大大提高，特别是采用DMF和DMSO的混合溶剂时，收率超过97％。
实施例二、靛红的制备
在装有计量阀的反应釜中，将2.62千克(10mol)靛蓝混悬于5升四氢呋喃中，激烈搅拌，100℃条件下通入6mol臭氧气体，继续反应24小时，反应完毕，降至室温。过滤，减压蒸去溶剂，所得固体分别用水、乙醇洗涤，干燥，得到产物靛红1.39千克，收率84.6％，HPLC纯度：99.2％。
实施例二、靛红的制备
在装有计量阀的反应釜中，将7.86千克(30mol)靛蓝混悬于12升N,N-二甲基甲酰胺中，激烈搅拌，80℃条件下通入150mol臭氧气体，继续反应12小时，反应完毕，降至室温。过滤，减压蒸去溶剂，所得固体分别用水、乙醇洗涤，干燥，得到产物靛红4.28千克，收率87.1％，HPLC纯度：99.7％。
实施例三、靛红的制备
在装有计量阀的反应釜中，将3.93千克(15mol)靛蓝混悬于8升二甲基亚砜中，激烈搅拌，0℃条件下通入15mol臭氧气体，继续反应36小时，反应完毕，降至室温。过滤，减压蒸去溶剂，所得固体分别用水、乙醇洗涤，干燥，得到产物靛红2.03千克，收率72.6％，HPLC纯度：99.5％。
实施例四、靛红的制备
在装有计量阀的反应釜中，将3.93千克(15mol)靛蓝混悬于8升N,N-二甲基甲酰胺/二甲基亚砜(V/V:2:1)中，激烈搅拌，50℃条件下通入15mol臭氧气体，继续反应36小时，反应完毕，降至室温。过滤，减压蒸去溶剂，所得固体分别用水、乙醇洗涤，干燥，得到产物靛红2.12千克，收率96.2％，HPLC纯度：99.0％。
实施例五、靛红的制备
在装有计量阀的反应釜中，将3.93千克(15mol)靛蓝混悬于8升N,N-二甲基甲酰胺/N-甲基吡咯烷酮(V/V:1:1)中，激烈搅拌，30℃条件下通入15mol臭氧气体，继续反应36小时，反应完毕，降至室温。过滤，减压蒸去溶剂，所得固体分别用水、乙醇洗涤，干燥，得到产物靛红2.07千克，收率93.9％，HPLC纯度：99.8％。
实施例六、靛红的制备
在装有计量阀的反应釜中，将7.86千克(30mol)靛蓝混悬于16升N,N-二甲基甲酰胺/N-甲基吡咯烷酮(V/V:1:1)中，激烈搅拌，70℃条件下通入90mol臭氧气体，继续反应24小时，反应完毕，降至室温。过滤，减压蒸去溶剂，所得固体分别用水、乙醇洗涤，干燥，得到产物靛红4.33千克，收率98.2％，HPLC纯度：99.5％。
Claims (5)
1.一种靛红的制备方法，其特征在于以靛蓝为原料，在非质子极性溶剂中经臭氧氧化得到靛红，反应式如下：
所述非质子极性溶剂选自四氢呋喃、乙腈，二甲基亚砜，六甲基磷酰三胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述非质子极性溶剂选自二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜的混合溶剂。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述二甲基甲酰胺和二甲基亚砜体积比为1:0-1:10。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于反应温度为0-100℃，靛蓝与臭氧的摩尔比为1:0.6-1:5，反应时间为1-36小时。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于反应温度为70℃，靛蓝与臭氧的摩尔比为1:3，反应时间为24小时。
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