（分析化学专业论文）研磨法在一些迈克尔反应中的应用.pdf

摘要 摘要 本文其分两章： 第一章：研磨方法在固相有机合成中的应用研究近二二二- ：十年束发展非常迅速， 它比传统的有机合成方法更方便和易于操作，在研磨条件f 许多传统的反虑可以 在较温和的条件下进行，或者提高收率、或者缩短反应时间，甚下可以引起某蝗 在传统条件下不能进行的反应。本章主要综述了近年来研磨法应用于固相有机合 成中的一些新进展。 第二：章：本章主要研究了研磨条件下碱性氧化铝固载氟化钾催化的奁尔酮与活 泼亚甲基化合物，如：丙二酸二乙酯、苯乙腈、丙二腈、乙酰己酸l 酯、环己酮等 的迈克尔反应，反应在2 0 9 0 分钟内完成，得到收率为2 0 - 9 8 的迈克尔加成产物。 该法具有反应条件温和、操作简便、对环境友好、催化剂可回收等优点，与传统的 合成方法相比，反应时间明显缩短，并得到较高收率的迈克尔加成产物。 关键词研磨法：迈克尔反应：活泼亚甲基化合物；查尔酮；氧化铝剧载氟化钾 s o m em i c h a e la d d i t i o nr e a c t i o n sb yg r i n d i n gm e t h o d t h i st h e s i sc o n s i s t so f t w oc h a p t e r s a b s t r a c t c h a p t e r1 ：t h ea p p l i c a t i o n so fg r i n d i n gm e t h o di ns o l i ds t a t eo r g a n i cs y n t h e s i si n r e c e n ty e a r si sr e v i e w e di nt h i sc h a p t e r c h a p t e r2 ：m i c h a e l a d d i t i o no fc h a l c o n e sw i t hv a r i o u so fa c t i v em e t h y l e n e c o m p o u n d s s u c ha s d i e t h y lm a l o n a t e ， p h e n y l a c e t o n i t r i l e ， m a l o n o n i t r i l e ， e t h y l a c e t o a c e t a t e ，c y c l o h e x a n o n ec a t a l y z e db yk f b a s i ca 1 2 0 3r e s u l t sm i c h a e la d d u c t si n 2 0 - 9 8 y i e l d su n d e rg r i n d i n gi n2 0 9 0m i n a tr o o mt e m p e r a t u r e t h ep r e s e n tm e t h o d s h a v et h ea d d i t i o n a la d v a n t a g e so fm i l d e rr e a c t i o nc o n d i t i o n s ，s h o r t e rr e a c t i o nt i m e ，g o o d y i e l d s ，e a s yt oc o n t r o la n d e n v i r o n m e n t a lf r i e n d l y k e yw o r d s ：g r i n d i n g ；m i c h a e lr e a c t i o n ；a c t i v em e t h y l e n ec o m p o u n d s ；c h a l c o n e s a l u m i n ac o a t e dw i t hp o t a s s i u mf l u o r i d e i i 序言 序言 近年来绿色化学、环境温和化学、洁净技术、环境友好f ：程等已成为使用率 很高的词汇，这对传统化学提出了新挑战。化学家和化工界已把注意力集中到从 本源卜减少甚至杜绝废气废物的产生，致力于合成手段的战略革新，丁是绿色合 成应运向生。固相有机合成是绿色合成的重要组成部分，因为它在反应过程中q i 使用溶剂并且无论在反应速度、收率，还足选择性方面，均较溶液中有黛著优 势i l 7 l ，但时至今闷，人们已形成了一种固定思维模式，总习惯将有机反应放舀：溶 液中进行，在传统的有机合成中，有机溶剂是最常见的反应介质，在溶液中反应 物分子能均匀分散，很好地溶解有机物，保证物料混合均匀和平稳地交换能量1 8 1 ， 但有机溶剂的毒性和难以回收又成为对环境污染的主要因素。 固相化学反应，从广义上讲只要有固体参加的反应，部属于固相反应。反胁 宦接发生在两相界面上，且没有溶剂的参与。狭义的讲是指发生在固体与固体之 间的反应。固相反应一般分为固相光化学反应和固相热化学反应两种。同相光化 学反应采用光照的方法加速反应进行，固相热化学反应则采用加热、研磨、趟声 波或微波辐射等方法加速反应进行。 无溶剂条件下的有机化学反应也属于广义的固相反应。近年来对无溶剂参- _ 的有机反应的研究结果表明，某些有机合成反应若没有溶荆的介入，无论足在反 应速度，产物收率，还是反应选择性方面，均较溶液法有显著优势 “1 。吲相有机 化学反应，由于没有溶剂分子的介入，反应体系的微环境不同于溶液中，使得反 应局部高浓度，提高了反应效率，避免了使用溶剂所带来的危险性、毒害性，是 一种理想的合成方法i 】“，同时在固体状态下，反应分子有序排列，可实现定向反 应，提高反应的选择性。生物体内的酶催化有序反应兼有圃液相反应的双重特征。 因此，研究固态有机反应不仅对有机化学的发展有重要的理论和实际意义，也将 为生命科学的研究提供理论依据【2 】。近几年来固相反应在有机合成中的应用取得r 很大进展。已广泛应用于重排反应、氧化反应、还原反应、弪醛缩合反应、偶联 反应、g r i g n a r d 反应、r e f o r m a t s k y 反应和w i t t i n g 反应等。 众所周知，许多有机反应是在酸碱催化下进行的，传统的液体酸碱催化刺n 在着易污染环境、不易回收、反应条件苛刻、后处理繁杂、产率和选择+ 阻：f 氐等缺 1 栅托大学理学顿十学位论文 j i 一i i ii l e ! ! j ! 日_ e e - ! ! ! _ s _ _ 自e _ _ i _ 自! ! _ _ t ! ! s ! 自l e ! ! ! ! s ! ! ! # s ! ! ! ! 点。近一二十年来，固载催化剂作为一种环境发好的催化剂而受到人们的关注，毖 中氧化铝固载氟化钾已被广泛用于有机合成。它具有传统催化剂无法比拟的优点： 催化选择性高、可以重复使用、污染少对环境友好，到目前为j l ，这种催化剂l 三 在氧化、还原、加成、取代和偶联等诸多的有机合成反应中成功应用并显示出明 显的优点l i “。 本论文主要内容足介绍研磨法在围相有机合成中的应用，并着重探讨研磨条件 下碱性蔓氧化二铝固载氟化钾催化的查尔酮与丙一：酸二乙酯、苯乙腈、丙二腈、乙 酰乙酸乙酯、环己酮等一系列活泼亚甲基化合物的迈克尔反应，合成了一些青实用 价值的化合物。 参考文献 1 黄培强，商景星纪学谨羼，1 9 9 8 ，1 0 ，2 6 5 。 2 李晓陆，王永梅，孟继本，秀织纪弓邑1 9 9 8 ，1 8 ，2 0 。 3 王兰明，佑学蝴1 9 9 2 ，5 5 御，1 4 。 4 余训民，精纫纪l2 0 0 0 ，7 ，4 2 4 。 5 孟继本，王永梅，蔚等学按化学学规1 9 9 4 ，1 5 。1 3 4 0 。 6 李晓陆，杜大明，王永梅，孟继本，乒圆0 掣学口事氦1 9 9 7 ，? 工1 0 4 。 7 周益文，忻新泉，乏据铭学笋撼1 9 9 9 ，1 5o 力2 7 3 。 8 r e i c h a r d tc ( e d ) ，、 s o l v e n t a n ds o l v e n te f f e c ti no r g a n i cc h e m i s t r y ，2 r i d e d w e i r d a e i m ，1 9 8 8 ，p 1 2 1 9 t o d ae s y n l e t t ，1 9 9 3 ，5 ，3 0 3 1 0 m e n gj b ，w a n gw1 3 ，e l c ，p h o t o c h e m p h o t o b i o la ，c h e m ，1 9 9 3 ，7 4 ，4 3 1 1 钟建华，段聂晶，陈红，陈租兴，孙东成，王梅，纪笋嚣方药1 9 9 5 ，无2 7 4 ， 12 d e s i r a j ugr ( e d ) ，“o r g a n i cs o l i ds t a t ec h e m 如帆”，e l s e v i e rs c i e n c e p u b l i s h e r s ，a m s t e r d a m ，1 9 8 7 ，p 1 7 9 1 3 余申义，陈馥衡，荐祝纪髯1 9 9 9 ，1 9 ，1 2 7 。 ( b ) b e n j a m i ne b ，t e t r a h e d r o n ，2 0 0 2 ，5 8 一印，9 3 01 幕l 章研磨往应用十固相有机台成方面的新进硅 第l 章研磨法应用于固相有机合成方面的新进展 随着人类物质生活不断提高和工业的高度发展，大量排放的1 ：业和l i 活f j 染 物给人类本来绿色和平的生态环境带来了危机。针对化学：f 业所造成的污染现象， 国际化学界提出“绿色化学”的概念，因此，近年来绿色化学、环境温和化学、 洁净技术、环境友好工程等已成为使用率很高的词汇，这对传统化学提出r 新的 挑战。化学家和化工界已把注意力集中到从源头上减少甚至杜绝废气废物的产1 i 致力于合成手段的战略革新，于是绿色合成应运而生，固相有机合成是绿色合成 的重要组成部分，因为它在反应过程中不使用溶剂，并且无论在反应速度、收率 还是选择性方面，均较溶液中有显著优势l l _ 3 】，但时至今日，人们已形成了种吲 定思维模式，总习惯地将有机反应放在溶液中进行。早在1 9 1 8 年，k o h l s c h u t t e r l 4 就曾对固相反应进行了研究，并提出了固相反应的最小移动规则的理论，即在 相反应中，参加反应的分子或原子保持最小距离的移动，且在固相反应的方式投 产物的结构都受到晶体三维结构的严格控制，而有机固相反应是在人们对自机绵 构有了更深刻的认识基础上迅速发展起来的。1 9 6 3 年m e r r i f i e l d 创立并发展了同午目 多肽合成方法，固相有机合成才又受到人们的重视。 传统观点认为，有机化学反应般需要溶剂的参与，在溶液中反应物分严能 均匀分敞，平稳地交换能量【5 】。然而，一方面生产溶剂需要消耗能量和生产原料， 在反应过程中加热或冷却溶剂以及反应完成后去除或回收溶剂也均会消耗大最的 能量，相应地增加了生产成本，另一方面大多数的有机溶剂具有易挥发、易燃、 易爆、有毒、污染环境等缺点，增加了生产的危险性，因此使用溶剂做介质，使 得成本增加，后处理麻烦，对环境污染较大。近年来，一些研究结果表明，某些 有机合成反应若没有溶剂的介入，反应体系的微环境不同于溶液中，使得反心局 部高浓度，在反应速度、产物收率、反应选择性方面，均较溶液法有显著优势1 6 “”， 同时，在固体状态下，反应分子有序排列，可实现定向反应，提高反应的选择h 一 和空间效率。生物体内的酶催化有序反应兼有固液相反应的双重特征。凶此，研 究固态有机反应不仅对有机化学的发展有重要的理论和实际意义，也将为生命利 学的研究提供理论依据p j 。 然而，并不是所有的有机反应都能在固体状态下进行， 1 些有机反应在吼冬 州北大学理学硕士学位论文 状态f 是易爆的，在此情况下，为了提高反应速率，使用溶剂是必要的，对有机 合成反应来说，选择合适的反应条件是非常重要的，对于那些固体状态下反应_ i f 行e 匕较滠和的反应，固态反应是较好的选择，面对于那些在谩体状态下过于强烈 的反应，不使用有毒溶剂的液相反应是较好的方法，但是从突验室走向规模化q ! 产还须在理论上和实际上继续探索。 研磨法是促进固相有机反应的重要手段之 。研磨法之所以能够加速反应的 进行，其原因在于外力通过磨擦生热和以下两个效应使反应体系的总自由能增加 而使体系活化：( 1 ) 表隧自由能增加，这是斟为国体在外力作用下破碎，颗粒撼 小；( 2 ) 储存的弹性张力能，这是因为粒了在反应的静力、剪切力的其同作用卜 发生形变j 。这种活化将通过不同形式能量之间的转换而耗散，例如通过崮体的 破碎、聚集、无定型化、同质多晶转变以及化学分解或合成等过程。 研磨能够加速固相化学反应，近几十年来研究者将研磨法应用于固态有机合 成，取得了一些成效。本章以绿色合成为主题，介绍近几年柬的些典型的同弃h 研磨有机反应。 1 1 氧化还原反应 1 1 1 芳基取代的卡巴肼的氧化反应 传统的合成羰基偶氮化舍物的方法都是在液掘中进行的，然丽，这些合成两 法都有一定的不足之处，例如制备氧化体系的工作繁琐f 1 2 】、相转移催化剂价格 f 5 贵、使用大量溶剂污染环境以及加热搅拌装置比较复杂等，最近w a n g a r n h n h c o n h n h a r f e ( n 0 3 ) 3 9 h 2 0 - a r n = n c o n h n h a 。 ( e a 1 ) i a r = a ：2 一m e c s h 4b ：3 - m e c 6 ti d c ：4 - m e c 6 h 4d ：2 , 3 一m e 2 c 6 h 3 e - 2 , 6 一m e 2 c 6 h 3 f ：4 一e t oc 6 h 4 g ：4 一n 0 2 c 6 h 4 等i 峙艮道，用价格比较便：宣，且对空气稳定的f e f n 0 3 ) 3 9 h 2 0 作为氧化剂，弪批 条件f ，将芳基取代的卡巴肼与f e ( n 0 3 ) 3 9 h 2 0 混合，研磨5r a i n ，得到8 5 一9 1 第1 章碰磨法应用于固相f r 机合成方碰的新避艉 ! ! ! ! 詈! 皇曼皇鼍曼曩鼍量曼詈置_ i |i i i i i i i 篡兰墨! ! ! 鼍皇 的氧化产物二芳基卡巴腙，该方法足一种反应条件温和、操作简便、经济、尚效 的对环境友好的方法( e q 1 ) 。 1 1 2 b a e y e r v il l ；g e t 氧化反应 1 9 8 8 年，t o d a 等”研究比较了些酮在过氧酸催化下的b a e y e r - v i l l i g e r 氧化 反应，发现在固态比在氯仿溶液中反应速度快，收率高。辫粉末状酮与2 倍摩尔 量粉末状过氧酸均匀混合，在室温下放置反应。若反应时问超过1 天，则将反应 混合物用玛瑙研钵每天研磨一次。反应完成后，过量过氧酸用2 0 亚硫酸氢钠溶 液分解。作为对照，将酮按每克加5 0m l 氯仿溶解后反应，反应同上。反廊结粜 见表l 。 r i c o r 2 3 m c i c 6 n 4 c 0 3 h r 1 c 0 2 r 2 ( e q 2 ) 4 垂!旦塑塑递鎏塑璺兰! ! ! ! ：望坐曼曼星窒 一。_ 一一 k e t o n er e a c t i o nt i m e product。“一yield( 一 1 t s o e 卜 一， p 册伽， ，。赴 p h u ， 3 0 r a i n 5 天 2 4 h 4 天 s o l i ds t a t e m d b 卜 0 2 c c h 3 p h c 0 2 0 - c h 3 确赴 p h 2 户 9 5 6 4 5 0 3 9 c h c iz 9 4 5 0 1 2 b 1 ，1 3 酮的还原反应 将酮与l o 倍摩尔量硼氢化钠在玛瑙研钵中仔细混合研磨后，置于干燥器i i n 内 室温保持5 天，每天搅动一次；或将反应物置于试管内连续振摇1 天。二：看得到 几乎相问的结果【8 1 。 河北大学理学硬士学位论文 r i g o r 2 坚咖o h ) r 2 ( 56 表2 酮的固相还原反应 反应物 产：物收率( ) p h c o p h p h 2 c h o h 10 0 b o b 啡“ p h p hp h c ih c ih p h o h o h o h m ot b o h 1 0 0 此外，在固体状态下，有些反应能够选择性的进行。例如，将酮f r ) f _ ) - 7 与 ( r ，r ) 一9 制成l ：1 包合配合物后，用硼氢化钠固态法反应3 天，可得到1 0 0 c c 的( r ，r ) 一8 ，反应收率5 4 。若使用( s ) 7 与 s ，s ) - 9 的l ：l 配合物同样反应，则得到 1 0 0 的( s ，s ) 8 。将外消旋7 与( r r ) 9 作用，仅形成( r 卜7 的配合物。( r ) 7 与( r ，r ) 9 包结物的晶体结构研究表明，7 的共轭羰基因与主体分子9 形成氢键而产生空蚓付 阻。因此，未屏蔽的非共轭羰基被选择性的还原1 2 。 o o h r 一( _ ) - 7 ( r ，r ) 一( _ ) _ 8 p h 2 c ( o h ) ( r r ) - ( - ) _ 9 同样，酮1 0 与1 2 形成的1 ：l 包合物和1 5 倍摩尔量b h 3 乙二胺( e d a l f r 细研 磨后混合，在n 2 保护及室温下放置2 4 小时，不时搅动，得到光活性产物。j 曼j 、 中使用r 主体化合物，将得到r 一醇；若使用s 一主体化合物，则得到s 一醇。 酡 睨 量! 兰筌錾鎏窒星三窖望主銎耋2 耋垩墼墼墼耋 a r c o r 坠竺金a r c h ( o h ) rp f t 哩c - c a - - - o 啦。窀p h 吼。， 一。一 一c = c 一6 一 t h q4 ) 6 h6 h 1 0 1 1 a rp h rm e 产率t ) 9 6 e ( ) 4 4 o - t o l y l m c 5 7 5 9 1 n a p h t h y i m e 2 0 2 2 1 2 p h e t 5 5 4 2 口一t 0 l y e t 6 4 4 2 利日这种固态- 固态反应实现了由非手性化台物到手性化合物的列欧选择性还 原反应，尽管其选择性还并不很高川。 1 2 偶联反应 酚的氧化偶联反应通常是将酚溶解后加入至少等摩尔金属盐如三氯化铁进行 反应，但经常南于副产物醌的形成而使收率降低。后采研究发现 ”1 ，此反成在训 态进行比在溶液中速度、收率均有增加。 反应物 表3 酚的固相氧化偶联反应 反应条件 一磊菊i 薹( 、了；i i i i 一产物 收率 i5 021 49 5 i “1 4 41 49 3 j 5 021 49 1 i i5 05 1 47 9 i i5 09 1 66 8 i i5 09 1 6 2 0 状态 1 3 1 3 1 3 1 3 1 5 1 5 静置 静置 超声 超声 超声 静置 上表中( i ) 为f e c h 6 h 2 0 , ( i i ) 为【f d m f b c l 2 f e c l 4 】。所有反应按反应物、 试剂1 ：2 摩尔比，在玛瑙研钵中研细后簧于试管中进行反应。若将1 3 与fl1 ( 摩尔 比仍为l ：2 ) 在5 0 甲醇水溶液中回流2h ，则仅得到8 0 收率1 4 。将1 5 与( i i ) l 剜 样在：一氯7 ，烷中室温反应4 8 h ，得剑3 2 1 6 ，并且副产物较多，分离纯化困难。 样在二氯甲烷中室温反应4 s l i ，得到3 2 1 6 ，并且副产物较多，分离纯化闲难， 7 。h 孕：嘏h洲曲洲似h 1 3t 41 51 6 h h r a s m u s s e n 等吲采用另加氯化钠对此法进行了改进，使卢萘酚和f e c b 6 1 - t 2 0 及氯化钠置于球磨器中研密1h ，得到8 7 的联萘酚。 1 3 缩合反应 醇醛缩合反应在有视合成中有广泛眉途，在无溶媒的条件下，某砦醇醛缩台 反应较溶液中更有效，而且表现出较高的立体专一性。 以芳香醛和苯乙酮为原料，k f a 1 2 0 3 为催化剂，采用研磨法，在_ 厄溶荆和室 温( 1 8 2 lo ( ：) 条件下即可进行反应，在较短时间内( 2 74 5 m i n ) ，得到较高收率 ( 9 4 一9 8 ) 的旺，1 3 一不饱和酮f m 。如果以乙醇为溶剂，k f a 1 2 0 3 为催化荆，采用b 流搅拌反应收率较低。 a r c h o + c h 3 c o p h 1 71 8 k f - a 1 2 0 3 ，r t g r i n d g n g ，s o l v e n t - f r e e a r = a ：c 6 i s ； b ：4 一c l c i h 4 ； c ：3 - c 1 c 6 h 4 ； d ：2 , 4 一c 1 2 c 6 h s e ：3 - n 0 2 c 6 h 4 ； f 4 - n 0 2 c 6 h 4 a r c h = c h c o p h 1 9 f e q5 、 g ：4 - c h s c 6 h 4 ； h ：4 - c h 3 0 c 6 h 4 ； i ：3 , 4 - ( c h z o ) c 6 h 3 j ：4 - ( c h 3 ) 2nc 6 h 3 k ：c d 4 s c h = c _ t ； 芳香醛2 0 、乙酰基二茂铁( f c c o m e ) 2 1 也很容易发l 述的固态缩合反应。将 一8 一 第1 荜研磨法应用卡固相有机合成方面的新进旌 芳香醛2 0 、乙酰基二茂铁( f e c o m e ) 2 1 和n a o h 在研钵中研磨，得到类似查尔州 的化合物2 5 1 2 2 。 a r c h o + 盹c 。c h 。竺塑生，点c c h 沁= 2 0 2 1 2 2 表42 0 和2 l 的圃态缩合反应 ( e q6 1 反应温度 a r 2 0 ：2 1 ：n a o h r n 反应时问( h ) 产率( ) il l 2 - 0 2 n c 6 1 t 4 l ：1 ：22 0o 2 54 1 3 - 0 2 n c 6 t h 1 ：1 ：25 0 1 53 2 4 - 0 2 n c 6 h 4 l ：l ：1 26 038 4 一m e 2 n c s h 4 1 ：l ：l6 01 53 5 9 - a n t h r a c y l 1 ：1 ：1 6 03 56 9 3 - i n d o l y l l ：l ：1 6 044 6 f c1 ：1 ：17 0 51 0 0 含活泼c i 的氮杂环化合物也可与羰基化合物发生固态缩合反应。3 甲肇一1 苯 基5 一吡唑啉酮2 3 在固态下很容易与芳香醛2 4 发生缩合反应，且表现出很高的选 择性。反应活性受反应条件、羰基化合物结构及取代基性质的影响。如2 3 、2 4 按 l ：2 混合均匀后，室温下研磨，反应物逐渐变为浅黄色，纯化后得到固体产物2 5 。 如2 3 、2 4 按等摩尔量混合均匀，在熔融状态反应时则主产物为2 6 。在l e w i s 酸( 如 无水z n c l 2 ) 存在下，对生成2 6 的缩合反应表现出明显的催化作用，在室温f 研 磨即容易进行该缩合反应从而提供了一种新的分别制备2 5 和2 6 的简便方法。 实验发现：芳环上有吸电子基时有利于生成2 5 ，含给电子基团时，易生成2 6 。含给 电子基的稳定性较低，以至于在某些情况下( 如2 5 i ，2 5 j ) 难以得到其纯化合物| 2 6 1 。 9 河北大学理学硕上学位论史 p h 2 3 2 6 p h ( e q7 ) 壅；垡盒塑! ! 型! 塑芝! 奎 一 圣 三曼兰窒f 墅! 堑童奎! 墅) 一 a4 一c l9 0 8 6 4 一b r 4 一i 4 一o b z 4 o h 3 o m e 2 n o ， 3 n o z 4 n o ， 4 0 h 4 n e t 2 8 8 8 3 8 9 4 9 4 9 4 9 6 9 6 8 9 8 5 8 8 0 8 a ：糨品产率 芳香醛2 7 和环酮2 8 也能发生类似的缩合反应。将0 5m m o l 环酮、】m m o l 芳 香醛和3m m o ln a o h 在玛瑙研钵中混合，在宜温下研磨3 5m i n ，得到有颜色的 固体纯化后得到高产率的吗甜一双亚苄基环酮2 9 。很显然，这种圃一固相反应是合 成a ，盯一双亚苄基环酮的一种简单有效的方法1 2 7 l 。 岔m 艰 舛秒昵兜叭帅驰 b c d e f g hj k 第l 章研蘑让应用于腻栩有机台成方面的新进艟 ! ! 口! e ! ! ! ! i 自自! 自! ! l i e # ! ! _ _ ! ! e 日! 目e ! ! i ! ! ! ! l e ! ! ! 自 a r c h o + 2 7 n a o h ( s ) a r h z9(eq 8 1 在无溶剂条件下，将芳香醛、环酮和k f a 1 2 0 3 于研钵中室温研磨5r a i n 后放 置，邮可得醇醛缩合产物甜- 双亚苄基环酮，收率8 5 9 2 【2 8 1 。具有反应条件渝 和，操作简便，催化剂可回收使用的特点。 o a + 2 r 飞 3 03 1 k f - a 1 2 0 3 g r i n d i n g ，r t n ：一l2 a ：r = h 2 b ：r = 4 一c h s o 2 e ：r = 4 c l 2 d ：r = 4 一n o ， 2 e ：r = 3 - n 0 2 2 cr = 4 c h ， r h 文c 咆r 、 3 a ：r = h 3 b ：r = 4 c h l o 3 c ：r = 4 一c l 3 d ：r = 4 一n 0 2 3 e ：r = 3 - n 0 2 3 f = r = 4 c h l 3 2 ( 均9 ) n l 3 9 ：r = h 3 h ：r = 4 一c h 3 0 3 i ：r = 4 一c l 3 j ：r = 4 - n 0 2 3 k ：r = 3 - n 0 2 3 1 ：r = 4 一c h l 以蒽酮和芳香醛为原料，以固载型k f a 1 2 0 3 为催化剂，采用研磨方法进行无 溶剂反应，得到l o 芳基甲叉基蒽酮和部分葸醌氧化物【2 9 j 。该法具有反应条件温和， 操作简便不使用溶剂，能耗小，催化剂可重复使用等特点。 k f ，a 1 2 0 3 ；r t g r i n d i n g 3 6 ( e q 1 0 1 叫 曲。臼 幽 河北大学理学硕：上学位论史 ! _ 目_ ! ! ! 自! | 目_ i ii 目_ e ! ! 自l | ! ! ! a r5 a c 6 h 5 ；b 4 - c i c 6 h 4 ；c 4 - n 0 2 c 6 h ；d 3 - n 0 2 c 6 h 4 ；e c 6 h 5 c h = c h ；f 4 - h o c 6 h 4 ；g 2 - h o c 6 h 4 ；h 4 - c h 3 c 6 h 4 ；i4 - c h 3 0 c “h 4 在尢溶剂条件下，两种含a - h 的醛或酮反应，得到高产率的交叉缩合产物【3 ， 例如3 7 、3 8 发生醇醛缩合反应时，理论上有自身缩合产物、交叉缩合产物、3 7 的 单取代产物和双取代产物生成。而在无溶剂条件下，将等摩尔量的3 7 、3 8 和n a o h 在研钵中仔细研磨后，得至0 单一的交叉缩合产物( 产率9 8 3 。 n a o h g r i n d i n g o 囝坶p n 3 9 ( f q1 1 ) 同样，3 7 和4 0 发生缩合反应时，会有两种产物单取代产物和双取代产物q 成。而在无溶剂条件下，将等摩尔量的3 7 、4 0 和n a o h 在研钵中仔细研磨后，得 到单一的单取代缩合产物( 产率7 7 ) 。 m e q m 。冉c h 。 n a o h g r i n d i n g o m e 4 1 ( e q1 2 ) 在无溶剂条件下，将巴比妥酸、芳香醛与无水z n c h 于研钵中室温研摩5r a i n 后放置，即可得到缩合产物5 一芳叉巴比妥酸，收率9 0 - - 9 7 i ”j 。 们芝等。掣g r i n d i n g 州c 。，尹一n h ，纩n h 4 2 。八y孑 。八y嚣 第l 蕈研磨法应用于崮相有机合成方豳妁新进展 a r = a ：c 6 h 5d ：3 - c i c 6 t 4 g ：3 - n 0 2 c 6 h 4j ：4 一c h 3 c 6 h 4 b ：4 - c h 3 0 c 6 h 4e ：2 , 4 - ( c i ) 2 c 6 h 3 h ：3 a 一( c h 2 0 2 ) c 6 h 3 c ：4 一c i c g - h f 4 - n 0 2 c 6 h 4 i ：4 - ( c h 3 h n c 6 h 4 1 4 m l c h a e l 加成反应 吡唑啉耐、吲哚等含活泼c h 的氮杂环化含物也可与h 卢一不饱和化合物发乍溉 态m i c h a e l 加成反应。在室温下，研磨4 芳甲叉3 甲基1 苯基一5 一毗唑啉酮4 5 过 量的毗唑啉酮4 4 或吲哚4 7 的固体混合物，然后室温放置使其反应分别得到 m i c h a e l 加成产物4 6 或4 8 。反应立体选择性商，是一种制备侧碳上含多个杂环旗 团的有效方法p 2 i 。 m e 艰o h + p h 4 4 + h 44s m e m 4 6 l e q1 4 ) e 4 8 f e q 】5 1 在研磨和n a o h 催化_ f ，可以成功的进行芳醛与乙酰毗啶羟醛缩合和m i c h a e l 加成，生成不对称啦啶，实验操作简单，产率高。首先。4 9 、5 0 和n a o h 存研钵中研 磨1 0 分钟生成羟醛缩合产物5 l ，若使用2 倍摩尔量的5 0 则进一步发产e 迈克尔加 成反应生成二酮5 2 。无需进行分离用酸性n h 4 c i 处理得到不对称口比啶5 3 ( 产牢 7 5 ) 3 3 1 。 ，。：，。一，。，。型当主耄：篓耋堡耋耋2 耋耋。，。 。 4 95 0 r = hc a h l 7 0 n a o h g r i n d i n g r 5 1 n h 4 0 a c a c e t i ca c i d r 5 3 r e q1 6 ) 1 5 亚甲胺化合物的合成 亚甲胺化合物通常是在酸催化下，在溶液中合成的。然而，实验发现，将等 摩尔芳醛5 4 和芳胺5 5 混合研磨后，室温下放置卸得到产品5 6 。合成了2 0 种北 甲胺化合物，并对该固相反应的机理进行了研究 3 4 j 。 a r - - n h 2 + o h c 一刖4a r n - h c - ar + h 2 0 , 5 45 5 56(eq 1 7 a ：a r 一4m e c 6 h + b ：a r 一4m e o c 6 h + c ：a t 一4 n 0 2 c 6 h 4 d ：a t = 4 - c i c 6 h 4 e ：a t = 4 - b r c 6 h 4 a t = 4 一c 1 c 6 h 4 a r = 4 一b r c 6 h 4 a t = 4 一h o c 6 h 4 a t = 4 - n 0 2 c 6 h 4 a t = 4 - o h 3 一m e o c 6 h 3 1 6 不对称醚的合成 在溶液中，两种不同醇发生醚化反应时，生成混合物，合成价值不大。若两种币 同醇在玛瑙研钵中仔细研磨1 0 分钟后，与对甲苯磺酸( t s o h ) 进一步混合，室温 保持2 小时，得到不对称醚。作者还发现成醚反应是s n l 历程巳得到醚的构型与醇 的构型一致即构型保持【3 5 j 。 w 封 玎n r 弋b ( 第1 章 研磨泫应用于胤相有帆合成方面的新进艇 兰皇兰寡墨鼍舅苎矗曩e 兰皇! ! 皇墨舅量皇掌e 邕皇曩墨i i ! 墨墨鼍舅田_ 皇置岛舅_ e 曩皇量! ! 苎基囊墨寰皇! ! 章置_ 毫息曼 9 rm 融 p h ，c h - o h a ：r = h b ：r = o - m e c ：r = p - b u i d ：r = o - c i 5 7 a ：小 卜 b ：a r = 醇 ab 5 7 a 5 7 a 5 7 a 5 7 a 5 7 d 5 9 b 5 7 a 5 7 a a r b u t m e s o h m e 一6 一o h a ：a r = b ：a r = 5 96 0 表6 固楣成醚反应产物的收率 产率和回收率( ) b 8 8 o 0 a ba ab b 5 7 d 5 9 a 5 9 b 5 7 c 5 9 a 5 8 a 5 8 b 6 0 1 7 亲核加成反应 n ，n 二取代的硫脲是一种用途非常广泛的化合物，它具有杀菌、消毒、杀虫、 抗肿瘤等活性。一般制备这种化合物都是在液相中进行，最近“等报道在圄相 条件下，将等摩尔的异硫氰酸酝和芳香胺的混合物，在室温下研磨5 4 0r a i n ，可得 到高收率的加成产物( 8 9 5 一9 6 ) ，该反应操作简便，反应条件温和，收率高， 是种较好的合成方法( e q 1 9 ) a 一2 3 2 l 0 o o b 7姆8”o o 0 巧m m o o o为船加”躺。：，。；。 州扎大学理学硕上学位论义 二泸s n 扣 6 16 2 r t l s o l i d s t a t e a ：x = c i a = = c h 3 c ：x = c l ，a = a - ce o h 7 e ：x c l ，a = b r g ：x 2b r ，a = c h 3 i ：x = 1 3 r 。a = 聊- c l o h 7 k ：x = b r a = i m ：x = o e t a = o c h 3 b ：x = c l ，a = = o c h 3 d ：x = c l ，a = c l f x = c l ，a i h ：x = b r ，a = o c h t j ：x 2 b r ，a b r l ：x = o e t a = c h 3 l r l ：x = o e t a = a - c t o t l 7 ( e q1 8 1 8 重排反应 b e c k m a n n 重排，酮肟经重排生成酰胺的反应一般在液相条件下进行，多种试 剂应用于该反应用于该反应如浓h 2 s 0 4 、甲酸、二氯亚砜、多磷酸、液态二氧化硫 等。c h i a c i 等 3 7 j 报道在固相条件下，用a i c l 3 作为试剂，将各种酮肟和a 1 c 1 3 以小 同摩尔比混合，在4 0 8 0 0 c 下，研磨3 0m i n ，得到收率1 0 0 的b e c k m a n n 重排产 物，即各类酰胺化合物，该反应操作简单，反应条件温和、转化率高，是一种较 好的合成方法，推断其反应机理如下： s o l i d - s t a t e h c r 一午了n o a i c l 2 r 6 5 j o r 一邑一n h r l 6 6 f e q 9 1 心 以船 心 ca + ho 一 斟 一 r 结束语到目前为止，人们对研磨法在同相有机台成中的作用机理尚不完令清 楚，还有待于进行进步深入研究，因此今后对研磨法作用机理的研究将是该领 域发展的一个重要方面。 参考文 矗 1 0 l l 1 2 13 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 献 黄培强 李晓陆 余训民 李明霞 高景星，兜笋避辰，1 9 9 8 ，1 0 ，2 6 5 。 王永梅，孟继本，香祝纪学，1 9 9 8 ，1 8 ，2 0 。 黝缎乙2 0 0 0 ，1 7 ，4 2 4 南开大学硕士论文，1 9 9 6 ，p 5 。 r e i c h a r d tc ( e d ) “s o l v e n t a n ds o l v e n te f f e c ti no r g a n i cc h e m i s t r y ，2 n d e d w ei n h e i m ，1 9 8 8 ，p 1 2 1 t o d af s y n l e t t ，1 9 9 3 ，5 ，3 0 3 m e n gj + b ，w a n gw g ，e r e ，p h o t o c h e mp h o t o b i o lac h e m ，1 9 9 3 ，7 4 ，4 3 李晓陆，杜大明，王永梅，盂继本，庐国0 掣学占尊# ，1 9 9 7 ，2 7 , 1 0 4 。 d e s i r a j u gr ( e d ) “o r g a n i cs o l i ds t a t e c h e m i s t r ) ，e l s e v i e rs c i e n c e p u b l i s h e r s ，a m s t e r d a m ，1 9 8 7 ，p 1 7 9 j 强，纯学通报，1 9 9 2 5 5 ( 6 ) ，1 4 。 藏洪俊，李正名，王宝雷，秀柳纪髯2 0 0 3 ，2 3 ( 1 0 ) 1 0 5 8 。 w a n gc 一l ，w a n gy l ，w a n gx 一y ，l ij - p ，o r gp r e pp r o v e di n t ，1 9 9 8 ，3 0 9 7 李建平，王玉炉，王晓阳，王彩兰，秀留纪李薯1 9 9 8 ，3 0 ，9 7 。 w a n g1 一l ，r uc l ，l ij 一p s y n t hc o m m u n ，1 9 9 4 ，2 4 ，l7 3 7 w a n gv l ；s h i ，1 一，j i a ，x 一s 8 y n t h ，c o m m u n 1 9 9 9 ，2 5 ，5 3 w a n gh ，w a n gy - l ，z h a n gc t ，l i ，j - r ，w a n gx - l 。s y n t h c o m m u n 2 0 0 0 ， 3 0 ，1 4 2 5 t o d ae ，y a g im ，k i y o s h i g ek ，c h e m s o c ，c h e mc o m m u n ，1 9 9 8 、9 5 8 t o d af k i y o s h i g ek ，y j 百m ，a n g e w ( m e 肌，i n t e d e n g z ，1 9 8 9 ，2 8 ，3 2 0 户田荚三夫，秀柳兮戚纺学功套j 袁1 9 8 9 ，4 7 ( 1 2 ) ，1 1l 8 n a s s i m b e n il r ，n i v e nm l ，t a n a k ak ，t o d af j ，c r y s t a l l o g ，：s 扫e c r o x c r e s ，1 9 9 1 ，2 1 ，4 5 1 17 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 5 3 6 m o r ik ，c h e ms o c ，c h e mc o m m u n ，1 9 8 9 ，1 2 4 5 t o d ae ，e ta 1 ，o r g c h e m ，1 9 8 9 ，5 4 3 0 0 7 r a s m u s s e nm o ，a x e l e s s o n0 ，t a n n e rd ，s y n t hc o m m u n ，1 9 9 7 ，2 7 4 0 2 7 王书香，李记太，王振华，秀柳兜笋，2 0 0 4 ，2 4 俐，4 4 7 。 m e n gj b ，m ah ，w a n gy m ，c h i n c h e m l e t t ，1 9 9 3 ，4 r 矽，4 2 1 李晓陆，麻洪，孟继本，王永梅，哥等学接筋笋学撼1 9 9 3 ，1 6 ：1 9 0 3 ， 周建峰，徐继明，魏海，张莉莉，荐 祝佑毙2 0 0 1 ，2 1 ( 4 ) ，3 2 2 。 w a n gs h u - x i a n g ，l ij i t a i ，g e n gl i j u n ，j c h e mr e s e a r c h s ) 2 0 0 3 ，3 7 0 王书香，李记太，尹雅慧，张云，闻北天学学搦f 自j ，2 0 0 3 ，2 3 阳，3 8 5 c o l i nl r ，j a n e tl s ，g r e e nc h e m i s t r y ，w e b2 4 t hf e b r u a r y2 0 0 0 耿丽君，王书香，李记太等，秀农化学，2 0 0 2 ，