1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 研究目的及意义

席夫碱即亚胺，是由羰基化合物和胺类化合物经过亲核加成而生成的含有C=N-基团的化合物。H. Schiff 于1864年用苯胺、水杨醛和铜离子首次合成，席夫碱也因此而得名(Schiff base)。席夫碱合成方法简单，可以通过改变底物（胺和酮）从而衍生出多种结构、性能各异的席夫碱。

根据结构的不同，席夫碱可分为单席夫碱、对称、不对称的双席夫碱、大环席夫碱、席夫碱的聚合物等；按反应物取代基类型的不同，席夫碱可分为水杨醛类席夫碱、氨基酸类席夫碱、磺胺类席夫碱、硫脲类席夫碱等等。亚氨基(gt;C=N-)杂化轨道上的 N 具有孤对电子，可以与大部分金属离子配位或共轭，形成稳定配合物，配合物的元素种类涉及过渡金属、镧系元素、甚至锕系元素；单核、多核、异多核等结构类型的席夫碱配合物也得到广泛研究。

席夫碱类化合物及金属配合物在农药领域的重要应用。亚胺作为酰胺类农药合成的重要中间体，其生物活性非常重要，同时也是许多药物和天然产物的骨架，作为一种重要的化工原料前体，可以进行进一步的官能团转化。由于酰胺类化合物的这些重要特性，如何高效环保的合成此类化合物具有重要意义。目前酰胺类农药化合物早已经广泛使用在北方玉米农田之中，其中甲草胺、乙草胺、异丙甲草胺在我国旱田除草剂中有着代表地位，用来抑制并杀死一年生禾本科杂草和部分小粒种子阔叶杂草。总的来说酰胺类化合物在现代农业之中广泛存在，研究酰胺类化合物亚胺的合成能有效推进农药工业向着低毒性、低成本、高选择性等方面发展。2005年，Dorta等利用亚胺通过催化加氢法合成异丙甲草胺，得到了较好的效果并实现了工业化，由此可见亚胺的合成对农药除草工业具有重要意义。

2013年中国农药市场运行良好，稳中有升，全年总产量达319万吨，相比于前一年增幅为1.64％，近五年来，我国农药产量逐年增加，但是增幅放缓。进口农药总量和总金额分别到到了7.6万吨和9.6万亿美元，增幅较大，相比于杀虫剂，除草剂的增幅达到了19.2％，实现了较大幅度的增长。中国农药工业目前正经历从仿制到仿制与创造相结合，再到创造的艰难过程。推进新农药的自主开发研究和现有农药生产工艺的优化是中国最终实现总农药大国走向农药强国的必经之路。

亚胺不仅在农药领域意义非凡，在医药、分析化学、催化化学、电化学、材料化学也有出色的表现。因此，如果能成功的将亚胺由间歇法合成转化为由连续反应精馏法合成，那么我相信本实验的工业化能够对亚胺所在领域的发展作出贡献。

1.2 国内外研究现状

制备席夫碱最经典的方法是由酮（醛）与胺发生亲核加成反应，消去一分子水。由于反应可逆，因此在反应的过程中，可以通过除去反应过程中生成的水或加入酸性催化剂来加速反应的进行，提高产率。

图3 席夫碱的合成路线

科学工作者对于路易斯酸催化合成席夫碱已近做了很多年的研究，路易斯酸合成席夫碱具有反应条件温和、反应速率快、环境友好、催化剂易得等特点。经过科学工作者的不断研究与探索，目前发现可有效催化合成席夫碱的路易斯酸 有：HCL，CH₃COOH，Mg(ClO₄)₂，MgSO₄，BF₃，Ru（OH）x/TiO₂，NaHCO₃，P₂O₅/Al₂O₃，SnO₂/SiO₂，NbCl₅等。

早在1986年，微波就已应用于有机合成之中，微波反应的优势不仅体现在绿色环保、操作简介、反应效率等方面，而且由于通过微波反应能合成常规方法难以合成的物质，所以在材料，化工，制药等领域得到越来越广泛的应用。2007年，Gopalakrishnan M等人在无溶剂条件下，以CaO作催化剂，通过微波反应合成席夫碱，所得产品产率高达96%，同时该方法不仅合成时间缩短短至90s-120s，而且对环境友好无污染。

由美国环境保护所、美国科学院、国家科学基金和美国化学会联合主办“绿色化学总统挑战奖”旨在支持那些具有基础性和创新性并对工业界有实用价值的化学工艺新方法，以通过减少资源的消耗来防止污染的产生。绿色化学已经成为当今有机合成领域的一个研究热点。科学工作者越来越青睐将水作为反应的溶剂应用于席夫碱的合成之中，水作为溶剂具有无毒、成本低、安全性高等优点。在2000年，Koichi Tanaka等人首次尝试在水作溶剂的前提下，利用芳香胺和芳香酸作底物，温度为室温，反应时间为30分钟，合成席夫碱，最高产率为99%。

应用范围广、无二次污染、设备简单等优点的超声波催化合成法和绿色环保、高效、无污染红外辐射促进合成法也同时被应用于席夫碱的合成之中，并且受到科学研究者的青睐。

然而，目前以上提到的国内外采用的席夫碱的合成方法都是间歇法。但是席夫碱的合成是一个可逆反应，产生的水不能及时被带走，反应平衡逆向移动，导致转化率低。并且放大效应极其明显，只能通过延长反应时间来维持反应转化率。同时，反应需要大量的带水剂，提高了反应釜的体积要求，增加了设备消耗，对设备利用率低，产品收率低，纯度低。因此，研究一种高效节能的新工艺势在必行。如果通过连续反应精馏法合成亚胺，不仅具有反应转化率高、副反应少、产品纯度高、能耗低、操作简便等优良特点。

另外，反应精馏虽然是一种高效节能的合成方法，但该技术未能应用于生产亚胺，这一技术工业规模的应用仅仅限于以下反应：醚化反应，甲基叔丁基醚是第一个反应精馏的工业化产品；酯化和水解，乙酸和甲醇酯化合成乙酸甲酯；烷基化，乙烯和苯反应生成乙苯；环氧化合物的水解，环氧乙烷水解为乙二醇；烯烃水合，异丁烯与水反应生成叔丁醇；醇类脱水，异丙醇脱水生产二异乙基醚；加氢，二烯烃选择性加氢。

由此可见，目前为止利用连续反应精馏法合成亚胺这一领域还是一片空白。因此，本课题如能顺利完成一定可以对亚胺的工业化生产作出贡献。

2. 研究的基本内容与方案

通过对间歇法实验的研究发现，反应收率低的主要原因是反应生成的水抑制了反应，使得反应平衡向左移动。产生的水不能及时被带走，反应平衡逆向移动，导致转化率低。并且放大效应极其明显，只能通过延长反应时间来维持反应转化率。同时，反应需要大量的带水剂，提高了反应釜的体积要求，增加了设备消耗，对设备利用率低，产品收率低，纯度低。

由于间歇法合成亚胺有很多缺点，因此，本实验希望把亚胺的合成与反应精馏相结合，研究一种高效节能的合成方法。

2.1间歇法确定带水剂

胺类化合物和酮生成亚胺的反应为可逆反应，水是产物之一，所以我们利用精馏让带水剂与水形成共沸物，将水分离出来，让反应不断向正方向进行。我们需要带水剂与水形成的共沸物沸点最低且共沸物之间的沸点相差较大，这样才能降低能耗，取得良好的带水效果。

3. 研究计划与安排

第1周：查阅相关文献资料，明确研究内容，确定实验方案，完成开题报告。

第2－7周：更换不同的反应底物，进行连续反应精馏合成席夫碱。

第8－12周：对2-甲基-6-乙基苯胺和甲氧基丙酮反应合成席夫碱做动力学研究，确定反应的动力学参数。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 陶兰. 新型席夫碱的合成及表征[d]. 吉林大学, 2008.

[2] vigato p a, tamburini s. the challenge of cyclic and acyclic schiff bases and related derivatives [j]. coordination chemistry reviews, 2004, 248 (17-20),1717-2128.

[3] kumar s, dhar d, saxena p n. applications of metal complexes of schiff bases-a[j].journal of scientific amp; industrial research, 2009, 68(3), 181-187.