8-羥基喹啉是一種重要的含氮雜環化合物，廣泛應用于醫藥、農藥、金屬離子檢測等領域，其合成反應（如 Skraup 反應）通常以鄰氨基酚、甘油和濃硫酸為原料，在氧化劑（如硝基苯）存在下經環化反應生成。溶劑體系作為反應介質，對反應速率、產物選擇性、收率及后處理難度具有顯著影響，不同溶劑的極性、穩定性及與反應物的相互作用差異，會直接改變反應環境，以下從常見溶劑類型展開分析：

一、極性質子溶劑：以水和醇類為例

水作為溶劑

水是極性非常強的質子溶劑，能溶解濃硫酸、鄰氨基酚等極性原料，且成本低廉、環境友好。在反應中，水可通過氫鍵與反應物作用，促進質子轉移（如濃硫酸的質子化作用），加速甘油脫水生成丙烯醛中間體的過程 —— 這是 Skraup 反應的關鍵步驟。但水的沸點較低（100℃），而反應需在較高溫度（通常 100-150℃）下進行，需通過加壓維持液相環境，否則易因水分蒸發導致反應物濃度驟升，引發局部過熱和副反應（如多環縮合、炭化），降低產物純度。此外，產物8-羥基喹啉在水中溶解度較低，反應后可通過冷卻結晶初步分離，但過量的水會增加后續萃取或重結晶的能耗。

醇類溶劑（如乙醇、丙三醇）

乙醇等低級醇極性中等，既能溶解極性原料，又能與非極性中間體（如丙烯醛）相容，且沸點高于水（乙醇 78℃，丙三醇 290℃），無需加壓即可維持高溫反應環境。其中，丙三醇（甘油）本身是反應原料之一，過量使用時可兼作溶劑，其高沸點特性有助于穩定反應溫度，減少原料揮發，同時通過羥基與鄰氨基酚形成氫鍵，抑制副產物生成。但醇類溶劑易與濃硫酸發生酯化反應，生成酯類雜質，需控制酸用量或反應溫度以減少副反應；此外，醇類的可燃性也會增加高溫反應的安全風險。

二、極性非質子溶劑：以二甲基甲酰胺（DMF）、二甲亞砜（DMSO）為例

極性非質子溶劑分子中無羥基等質子供體，但具有強偶極矩，能溶解極性原料且不與濃硫酸發生質子交換，可減少酸催化的副反應（如醇的脫水、酯化），例如，DMF和DMSO的沸點較高（分別為153℃、189℃），能為反應提供穩定的高溫環境，且對8-羥基喹啉的溶解度高于水，可抑制產物過早析出，延長反應時間以提高轉化率。

然而，這類溶劑的強極性會增強濃硫酸的質子化能力，可能導致原料過度環化生成多環雜質；同時，DMF和DMSO在高溫下易被濃硫酸氧化分解，生成有毒氣體（如二甲胺），不僅污染產物，還需額外處理尾氣，增加工藝復雜性。此外，其高沸點特性會增加后處理中溶劑回收的難度和能耗，成本遠高于水或醇類。

三、非極性溶劑：以苯、甲苯為例

非極性溶劑（如芳烴類）極性低，對極性原料（如鄰氨基酚、濃硫酸）的溶解能力較差，通常需與助溶劑（如乙醇）混合使用以改善相容性。其優勢在于對非極性中間體（如丙烯醛）的溶解性好，可促進環化反應的均相進行，且不易與酸發生反應，化學穩定性較高，例如，甲苯的沸點為110℃，能在常壓下維持反應溫度，且與水不互溶，反應后可通過分液快速分離有機相（含產物）與水相（含酸和雜質）。

但非極性溶劑的低極性會削弱濃硫酸的質子催化效率，導致反應速率減慢、周期延長；同時，苯類溶劑具有毒性和揮發性，不符合綠色化學趨勢，且可能在高溫下被濃硫酸磺化，生成磺酸類雜質，增加產物提純難度。

四、混合溶劑體系：協同優化反應環境

混合溶劑通過調節極性、溶解度和沸點，可彌補單一溶劑的缺陷，例如，“水-乙醇”混合體系既能利用水溶解極性原料，又能通過乙醇提高非極性中間體的相容性，且混合溶劑的沸點可通過比例調控（如70%乙醇沸點約80℃），避免加壓操作；“甲苯-丙三醇”混合體系則結合了甲苯的低極性（減少副反應）和丙三醇的高沸點（維持高溫），同時利用兩者的不互溶性實現產物的分層分離。

但混合溶劑的比例需精確控制：若極性組分過多，可能導致產物過早析出；非極性組分過多，則會降低反應速率。此外，混合溶劑的回收和再利用流程更復雜，可能增加生產成本。

不同溶劑體系對8-羥基喹啉合成的影響主要體現在反應效率、產物選擇性和后處理難度三方面：極性質子溶劑（如水、醇）適合低成本、小規模合成，但需控制副反應和溫度；極性非質子溶劑可提高反應穩定性，但存在毒性和回收問題；非極性溶劑利于產物分離，但反應速率較慢；混合溶劑通過協同作用優化環境，是平衡效率與成本的潛在方向。實際應用中，需根據生產規模、環保要求及產物純度需求選擇，例如實驗室小規模合成常用乙醇或丙三醇，工業生產則傾向于水或混合溶劑以降低成本和污染。

本文來源于黃驊市信諾立興精細化工股份有限公司官網 http://m.gfra.cn/