吖啶類化合物是大環共軛體系，具有剛性平面結構，熒光性能極強，是一類良好的熒光試劑，具有良好的生物活性，廣泛應用于化學分析及抗菌、抗瘧、驅蟲、抗癌等藥物領域.9-苯基吖啶（ 簡稱 9-PA） 目前主要應用于光聚合領域，可作為光聚合體系中的光引發劑使用，也可以作為增感劑引發光引發劑進行光聚合。9-苯基吖啶作為光引發劑，是 UV 光固化體系的重要組成部分，它使配方體系在光源照射下，低聚物和活性稀釋劑迅速發生交聯固化反應，是光固化速率和光固化程度的重要決定因素之一.其作為增感劑，在吸收光能后能發生光物理過程至它的某一激發態后，發生分子內或分子間能量轉移，傳遞至另一分子（ 單體或引發劑） 產生初級活性種（ 一般是自由基）.在這類能量轉移機理中，增感劑本身并不消耗或者改變結構，因此，增感劑可以看作是光化學反應的催化劑，其作用在于提高光化學反應的量子效應.
9-苯基吖啶傳統合成路線是伯恩特森法,根據文獻[7]方法，以二苯胺為原料，在氯化鋅和85% 磷酸組成的復合催化劑的催化作用下，直接與苯甲酸或取代苯甲酸反應，生產 9-苯基吖啶及某些吖啶類化合物。該法由于在高溫以及多聚磷酸條件下反應，對反應釜有很大的腐蝕作用，并且產生大量的鋅鹽固體廢渣，對環境有一定的污染。
根據文獻[8]方法，微波法是以二苯胺和苯甲酸為原料，研磨后與催化劑氯化鋅混合置于微波爐中高火加熱，反應結束用乙酸乙酯將反應物溶解，靜置分層后將有機層冷凍析晶，可得到9-苯基吖啶。該方法利用微波輻射進行反應，合成 9-苯基吖啶，并對后處理方式進行了改進。但微波反應在反應過程中存在微波造成原料升華、碳化； 氯化鋅作為催化劑有很強的吸水性，容易影響催化效果等缺陷，很難實現工業化生產。
本課題提供了一條新的制備方法，以 N-苯基鄰氨基苯甲酸為起始原料，在酸性條件下生成吖啶酮，同時使用溴苯與鎂反應生成格氏試劑，再將吖啶酮與格氏試劑反應生成 9-苯基-9-羥基吖啶，最后經還原得到 9-苯基吖啶。由于在第二步反應中需使用格氏試劑，導致反應條件較為嚴格，但避免了高溫反應，以及金屬催化劑的使用。通過對影響產品合成的主要因素的考察，以期為 9-苯基吖啶的合成提供幫助和參考。
1 實驗部分
1. 1 主要儀器與試劑
DRX 500 型核磁共振儀（ 德國 Bruker 公司） ;GC-2010 型氣相色譜儀、LC-10ATVP 液相色譜儀、LCMS-2020 液質聯用儀（ 日本島津公司） .
濃硫酸、甲苯、發煙硫酸、乙醇（ 工業級，含量均≥99. 0%） ; N-苯基鄰氨基苯甲酸、多聚磷酸、溴苯、鎂條、四氫呋喃、乙醚、乙酸、醋酐、碘化鉀、次亞磷酸鈉均為分析純。
1. 2 產物分析色譜條件
實驗采用液相分析，均通過面積歸一法得出各物質的純度。
液相色譜： Shim-pack CLC-ODS 6. 0 mm ×150mm 5 μm、1. 0 mL / min 流速、柱溫 25 ℃ 、流動相：90% 甲醇，檢測波長 254 nm.
1. 3 合成方法
1. 3. 1 吖啶酮的制備【1】
將 15 g N-苯基鄰氨基苯甲酸加入 250 mL 四口燒瓶中，緩慢加入60 mL 已在60 ℃加熱15 min的多聚磷酸作為溶劑，油浴加熱至 95 ℃ 開始攪拌，反應 3 h 后停止攪拌，靜置冷卻。待反應液冷卻完全后倒入熱水中，再緩慢滴加 10% NaHCO3溶液，調節反應液至中性，抽濾后水洗干燥得淡黃色 產 品，收 率 89. 2%.1HNMR （ DMSO,400MHz） ,δ： 7. 23 ~ 7. 27 （ t,2H,ArH） ; 7. 53 ~ 7. 55（ d,2H,ArH） ; 7. 71 ~ 7. 73（ d,2H,ArH） ; 8. 22 ~8. 24（ t,2H,ArH） ; 11. 73 （ s,1H,-NH-） .MS,m / z: 196[M + 1]+.
1. 3. 2 9-羥基-9-苯基吖啶（ 1） 的制備【2】
將鎂帶打磨光亮，除去表面氧化膜，剪成屑狀，向反應器中通入氬氣，趕走空氣后投入 5. 3 g鎂屑，加入40 mL 四氫呋喃和一粒碘，氬氣保護下緩慢滴加 12 g 溴苯與 20 mL 四氫呋喃混合溶液，微微振蕩或適當加熱反應液引發反應，反應采用冰水浴，溫度控制在 0 ~5 ℃。攪拌 10 min 左右，碘的顏色逐漸消失，待鎂屑反應完全，將生成的格氏試劑用滴管吸出置入滴液漏斗密封冷藏備用。將 10 g 吖啶酮和 50 mL 四氫呋喃加入四口燒瓶，升溫至 60 ℃，攪拌至吖啶酮大部分溶于四氫呋喃，降溫至 30 ℃ 再緩慢滴加格氏試劑，反應 1 h后停止攪拌。反應結束加大量的水除去四氫呋喃，再用二氯甲烷萃取，靜置分液后將有機相旋蒸，所得固體用石油醚重洗滌后抽真空烘干，收率65% .1HNMR （ CDCl3,400 MHz） ,δ： 1. 72 （ s,1H,-OH） ; 6. 59 ~ 7. 41 （ m,13H,ArH ） . MS,m / z: 274[M + 1]+.
1. 3. 3 9-苯基吖啶的制備【3】
將 10 g 化合物 1 加入反應瓶中，加入 80 mL乙醇為溶劑，升溫至 75 ~ 80 ℃開始攪拌，分批加入 10 g 碘化鉀和 20 g 次亞磷酸鈉，加完后繼續反應 4 h.反 應 結 束 后 將 產 品 濾 出，加 入 5%NaHCO3溶液水洗，調節 pH 至中性，過濾出產品后烘干，產品用甲苯重結晶后抽真空烘干，收率91. 5% .1HNMR （ DMSO,400 MHz ） ,δ： 7. 49 ~7. 68 （ m,9H,ArH ） ; 7. 84 ~ 7. 86 （ t,2H,ArH ） ;8. 21 ~ 8. 24 （ d,2H,ArH ） . MS,m / z: 256[M +1]+.
2 結果與討論
2. 1 吖啶酮的制備
2. 1. 1 溶劑的選擇
在吖啶酮制備過程中，以強酸作為催化劑，原料 N-苯基鄰氨基苯甲酸的羧基在酸性條件下與鄰位的苯環發生親電加成、脫水反應?？紤]到反應溫度較高，使用氯苯、硝基苯等具有苯環結構的溶劑有可能同羧基反應，直接選擇高沸點強酸作為溶劑。因此考察了不同溶劑對 N-苯基鄰氨基苯甲酸環合反應的影響，15. 0 g 原料、50 mL 溶劑，95 ℃反應 3 h,實驗結果見表 1.【表1】
從表 1 中的數據可以看出： 不同強酸催化效果有明顯差距，以多聚磷酸為溶劑時收率較高。使用濃硫酸為溶劑時反應液粘稠，濃硫酸容易與未反應的原料成鹽導致攪拌困難，少量原料反應不完全。使用發煙硫酸因有反應水生成而劇烈放熱，導致溫度不易控制，產品發生磺化反應，副產物增加，產品純度降低，同時后處理消耗更多NaHCO3.綜合考慮產品純度及收率，選多聚磷酸為最佳溶劑。
2. 1. 2 溶劑用量的選擇
由于多聚磷酸在室溫下為無色透明的黏稠狀液體，需在60 ℃左右加熱至有一定流動性才能作為溶劑。因此考察了以多聚磷酸為催化劑，15. 0 g 原料，95 ℃ 反應 3 h,溶劑用量對反應的影響，實驗結果見表 2.【表2】
從表 2 中的數據可以看出： 在溶劑用量為60、70、80 mL 時，收率和純度基本一致。溶劑用量為50 mL 時，雖然原料反應完全，但產品顏色較深。隨著溶劑用量增加，收率與純度并無明顯變化，后處理時反而會增加 NaHCO3用量。綜合考慮，選 60 mL 多聚磷酸為最佳溶劑用量。
2. 2 化合物 1 的制備
2. 2. 1 投料比對反應的影響
在格氏試劑制備過程中，通常首選乙醚為溶劑，由于其易揮發，在反應液上層形成蒸汽保護層，隔絕易與格氏試劑反應的水蒸氣、二氧化碳等。但在本反應中吖啶酮在四氫呋喃的溶解度高于乙醚，因此選擇四氫呋喃為溶劑。10 g 原料吖啶酮、12 g 溴苯、5. 3 g 鎂屑，30 ℃反應 1 h,不同投料比對反應的影響見表 3.【表3】
從表 3 中的數據可以看出： 隨著投料比增加，收率有所提高，純度變化并不顯著，在溴苯、鎂、吖啶酮的物質的量比為 2. 0∶ 2. 0∶ 1. 0 時收率及純度最高。由于反應過程中有少量水蒸氣以及吖啶酮氨基的活潑氫的存在，因此格氏試劑用量需大于吖啶酮用量，避免副反應消耗較多的格氏試劑導致吖啶酮反應不完全。反應結束有部分原料殘留可通過有機溶劑萃取，抽真空烘干除去。綜合考慮原料用量、產品收率及純度，選擇 1. 5∶ 1. 5∶ 1. 0為最佳投料比。
2. 3 9-苯基吖啶的制備
2. 3. 1 溶劑的選擇
在還原體系中，通常使用極性質子性溶劑，有利于還原反應進行。因此考察了甲苯、醋酐、乙酸、乙醇 4 種溶劑，次亞磷酸鈉為還原劑，碘化鉀為催化劑，10 g 原料，反應溫度 75 ~ 80 ℃，反應4 h,不同溶劑對反應的影響見表 4.【表4】
從表 4 中的數據可以看出： 質子性溶劑的還原效果優于非質子性溶劑，以乙酸及乙醇為溶劑的收率及純度均高于以醋酐及甲苯為溶劑的反應。以甲苯為溶劑時反應不完全，有部分原料殘留，后處理時需多次重結晶。乙酸由于其酸性較強，易與 9-苯基吖啶生成季銨鹽，需使用堿猝滅，增加后處理難度。綜合對比，選擇乙醇為最佳溶劑。
3 結論
3. 1 以 N-苯基鄰氨基苯甲酸為原料，多聚磷酸為溶劑合成吖啶酮。實驗結果表明： 反應溶劑對反應影響較大，在高溫條件下，多聚磷酸作為溶劑有利于吖啶酮的合成。
3. 2 化合物 1 的合成需在氬氣保護條件下進行，溴苯、鎂、吖啶酮物質的量比為 1. 5∶ 1. 5∶ 1. 0,30 ℃ 反應 1 h,收率 65% ,純度 > 98% .
3. 3 次亞磷酸鈉為還原劑，乙醇為溶劑，回流反應 4 h 合 成 9-苯 基 吖 啶，收 率 91. 5%,純 度> 98% .
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