（有机化学专业论文）微波作用下有机化合物的固相合成研究.pdf

ab s t r a c t i n t h i s t h e s i s , w e h a v e c a r r i e d o u t c o m p r e h e n s i v e s t u d i e s o n o r g a n i c r e a c t i o n s i n s o l i d s t a t e u n d e r mi c r o wa v e i r r a d i a t i o n . r e c e n t a d v a n c e m e n t s o n m i c r o w a v e - a s s i s t e d o r g a n i c r e a c t i o n s w e r e r e v i e w e d w i t h a p p l i c a b l e m i c r o w a v e r e a c t i o n t e c h n o l o g i e s a n d t h e o r e t i c a l s u r v e y i n t r o d u c e d . t h r e e t y p e s o f c o m p o u n d s w e r e s y n t h e s i z e d i n s o l i d s t a t e u n d e r m i c r o w a v e i r r a d i a t i o n a s f o l l o we d b e l o w. f ir s t , w e c r e a t i v e l y a p p l i e d t h e c o m b i n a t i o n s o f m i c r o w a v e i r r a d i a t i o n a n d i n o r g a n i c s o l i d s u p p o rt t o t h e p r e p a r a t i o n o f n i n e a ry l a m i n o c r o t o n a t e s , r e s u lt i n g i n c o n s i d e r a b l y r e d u c e d t i m e a n d s i m p l i f i e d r e a c t i o n e q u i p m e n t s a n d p r o c e d u r e s . t h e e ff e c t s o f i r r a d i a t i o n t im e , i n o r g a n i c s u p p o rt t y p e a n d s u b s t i t u e n t s o n t h e r e a c t i o n w e r e e x t e n s iv e ly d i s c u s s e d . s e c o n d , m i c r o w a v e - a s s i s t e d s y n t h e s e s o f t w o t y p e s o f s c h i f f b a s e s i n s o l i d s t a t e w e r e s e a r c h e d i n d e t a il . s t a rt i n g fr o m a n e w a ry l a l d e h y d e , s e v e n n o v e l c a r b o z o y l - c o n t a i n e d s c h i f f b a s e s w e r e o b t a i n e d i n s o l i d s t a t e u n d e r m i c r o w a v e ir r a d i a t io n , t h e s t r u c t u r e o f w h ic h w a s e s t a b l is h e d b y 1 h - n m r , m s a n d s o li d - s t a t e i r s p e c t r a . f o u r o - v a n i l l i n - c o n t a i n e d s c h i f f b a s e s w e r e a l s o p r e p a r e d u s i n g t h e s a m e m e t h o d o l o g y . f i n a l l y ,f o u r a z o s t u ff s w e r e s y n t h e s i z e d i n o n e p o t r e a c t i o n b y u t i l i z i n g m i c r o w a v e i r r a d i a t i o n i n t h e a b s e n c e o f s o l v e n t w it h s i m p l i f i e d p r o c e d u r e a n d i n c r e a s e d y i e l d s . i ns u mma r 又 a d v a n t a g e s mi c r o wa v e - a s s i s t e d r e a c t i o n i n s o l i d s t a t e h a v e s h o wn a l o t o f o b v i o u s r e d u c e d r e a c t i o n t i m e , s i m p li f i e d n e e d s f o r o r g a n i c s o l v e n t s , t h u s f o r m i n g a p r o m i s i n g c h e m i s t ry . p r o c e d u r e c a n d i d a t e a n d e l i mi n a t e d f o r e c o - b e n i g n 南开大学硕士论文 第一章前台 人吞._ z t r 5 1日早 .目 叮舀 微波化学是将微波技术应用于化学领域的一门新兴的前沿交叉学科。它主 要研究在微波作用下化学反应体系所表现出的行为。 关于微波在有机合成中 应用的 研究始于1 9 8 6 年的一篇研究报告。 l a u v e n t i a n 大 学 化 学 教 授g e d y e 及 其同 事 p 1 当 时比 较了 在 微 波 炉内 与 常 规 条 件 下 进 行 的 酷 化，水解，氧化和亲核取代反应的结果，发现在微波炉密封管内进行的高锰酸 钾氧化甲苯为苯甲酸的反应比常规回流快 5 倍， 而4 -氛基酚盐与苯甲基氛的反 应要快 2 4 0倍.这一发现对于几个世纪以来惯用的加热技术提出了挑战，揭示 了微波以其独特方式在促进有机反应中所具有的潜在价值。 正是基于这个原因， 从1 9 8 6 年至今， 微波促进有机化学反应的研究已 经发展成为一门引人注目 的全 新领域一一m o r e化学 ( m ic r o w a v e - in d u c e d o r g a n i c r e a c t i o n e n h a n c e m e n t c h e m i s t r y ) . ， . ，微波有机化学研究的现状 目 前，微波有机化学的 研究主要集中 在如下三个方面:经典化合物的常规 法合成与微波法合成的 对比 及微波辐射下新型反应的发现;新型微波合成技术 的建立;微波化学理论的系统研究。 1 . 1 . 1 微波辐射下研究的有机化学反应 a . di e l - al d e r r .j .g i g u e r e 于1 9 8 6 年发表了 可以 通过控制密封罐式反应器内 部压力以 调节 南开大学硕士论文 第一章前言 温 度的 方法进行d ie l - a l d e r 反 应的实 验结果z 1 , 0e to zc - c o ze t 6 6 % 此后， a . s t a m b o u l i 等人又于1 9 9 1 年发表了 在功率可调节的微波炉中 进行的 下 列 反 应 3 1 . 7 2 w 一- 刃卜 mw i ?(6 2 -9 6 % r = c h ( o m e ) z , c o z m e 其他一些分子内 类似d i e l - a l d e r 反应的烯烃合成也有文献报道4 1 c厂飞,o h m w i !，/ 、一 ， 卜 h h 1 5 m i n ,oh 6 2 % b . 重排反应 r .j .g i g u e r e 于1 9 8 6 年报 道了 在 封管 反 应器中 进行 如下 反 应的 结 果， 与 常 规 回流方法 ( 2 6 5 ， 产率7 1 %) 相比， 微波作用于封管反应器上可以产生3 7 0 0c 高 温，在 1 0分钟内产率可达7 1 %，如果以t h f为溶剂，反应 9 0 秒后产率可 达 8 7 % o ome 壹 o 一 ome d . 取代反应 微波辐射下有机反应的早期研究中就曾经以聚四氟乙 烯密封罐或经改装的 聚四氟乙烯压力容器内进行了s n 2 取代反应，对于下列反应，在常规回流条件 下以b b r ; 为催化剂产生混合物， 而采用k o h和乙二醇在微波作用下产生6 3 yo 的产物 3 19 1 , 南开大学硕士论文 第一章前台 6 3 % 金属有机化合物的合成 d .m .p. m i n g o s 等人一 直在从 事为微波辐射下金属 有机化合物的 合成工作。 早期采用聚四氟乙 烯密封罐为反应器，在大约 2 0 0 下微波辐射 3分钟，由 v o ( p o 4 ) 2 h 2 0 与4 一 甲 基 毗 吮 炙班篷刻i 中 成 功 的 合 成了 v o ( p o 4 ) 4 m e p y o .s o , 与常 规方法相比 具 有反 应速度快， 晶 型好 等优点 11 0 1 。 除 此之外， 其他一 些如 r 试 s 0 3 c f 3 ) 3 , 汇 r u ( d m s o ) 6 2 + 等常 规 方 法 难 于 从r u c 1 3 x h 2 。 直 接 制 备 的 金 属 有 机 化合 物也 用类似的方法 得以 成 功制备 i 1 1 1 ， 另 外还有一 些反应 1 1 2 1 . fl ， r h c 3m 20 m e o h10 n h 璧b mw t 仓门 rh p _ ，_m wr 6 m 泊 r n 3 ts l 3 8 0 3f-写氛n o t 3 p h b ic 2 l . 立体选择性反应 b a n i 1c 1 1 3 领导的 研究小 组 利用微 波技术，以 甘露糖 醉二丙 酮化合物为原 料， 仅用数分钟即得到了 抗菌素类的重要中间体:具有光学活性的内酸胺，而且两 步产率都很高， 分别为7 5 % 和9 0 %. l oci n e t 3 mwi 不仅如此，微波辐射法应用于高分子化合物的合成及碳化学等领域也有文献报 道 14 1 , e : 游 南开大学硕一七 论文 第一章前禹 1 . 1 . 2 新型微波有机合成技术的建立 微波有机合成技术从1 9 8 6 年发展至今，主要有以下四种: 1 . 1 . 2 . 1 微波密闭 合成反应技术 微波密闭合成反应技术是人们最早采用的微波合成技术，即将反应物加 入到由 聚四氛乙 烯材料制得的密封罐中， 然后将其置于微波源中， 接受辐射p 5 1 这种技术在微波合成发展之初起到了关键作用，它的特点是能够使反应体系瞬 时获得高温高压，使反应速度大大提高。由于上述装置无法对反应进行监控， m i n g o s 等人于 1 9 9 1 年设计了 可通过调节压力达到控制温度的密封罐式反 应器 1 6 1 1 . 1 .2 .2微波常压合成反应技术 为了使微波技术应用于常压有机合成反应， 1 9 9 1 年b o s e 等人首先对微波 常 压 技 术 进 行了 尝 试 17 1 。 而 后， m in g o s 等 人 通 过 在 腔 体内 部 添 加 常 压 回 流 装 置 而成功的对微波炉进行了 改 装， 开发了 安 全可靠的 微 波常 压有机合成装置 1 1 8 1 后人在此基础上对微波常压合成装置进行了进一步的改进，通过加装搅拌，滴 液和分水装置，使常压体系发展到了比 较完备的 程度 19 1 1 . 1 . 2 .3微波干法合成反应技术 在微波常压合成技术不断发展的同时， 微波干法作为一门新兴的技术也 在 迅速发展着。 所谓 干法， 是指以 无 机载体为载体的 无溶剂有机反 应2 0 1 。 无 机 载体由于不吸收2 4 5 0 m h z 的微波， 因此不成为传导微波的障碍， 而吸附于固体 介质表面的轻基，水以及极性有机物质都强烈的吸收微波，所以无机载体可有 效安全的诱导微波反应。 1 . 1 . 2 . 4 微波连续合成反应技术 利用微波能够大大提高反应速率的特点，人们开展了连续微波处理技术 的研究。通过控制反应液体的流量以一定的流速通过微波反应器并接受辐射， 完成反应后送到接收器，使反应连续不断的进行，从而大大提高了微波处理的 效 率 2 1 1 南开大学硕士论文 第一章前台 1 . 1 . 3微波化学理论的系统研究 在微波加热以及加速反应机理的理论解释上， 目 前主要存在以下两种观点: 一种观点认为，虽然微波是一种内加热，具有加热速度快，加热均匀温度 剃度，无滞后效应等特点，但微波应用于化学反应仅仅是一种加热方式， 和传 统的加热方式一样，对某个特定的反应而言，在反应物，催化剂，产物不变的 情况下，该反应的动力学不变，与加热方式无关。他们认为微波用于化学反应 的频率2 4 5 0 mh z 属于非电离辐射， 在与分子的化学键发生共振时不可能引起化 学键断裂，也不能使分子激发到更高的转动或振动能级。微波对化学反应的加 速主要归结为极性有机物的选择加热，即微波的致热效应。 文献报道的许多实 验结 果 都 支 持 这 一 观点 12 2 112 3 1 . j a h n g e n 2 4 研 究 了 微 波 作 用 下a t p水 解 反 应， 得 出的结论是微波加热与传统加热方式对反应的影响基本一致，反应动力学无明 显 差 别。 r a n e r (2 5 1对2 , 4 , 6 一 三甲 基 苯甲 酸与 异 丙 醇酌 化反 应 动力 学 有 研究 结 果表明， 2 , 4 , 6 一 三甲 基苯甲 酸的醋化速度与加热方式无关。 另一种观点认为， 微波对化学反应的作用是相当复杂的，一方面是反应物 分子吸收了微波能量，提高了分子运动速度，致使分子运动杂乱无章，导致嫡 的增加;另一方面微波对极性分子的作用，迫使其按照电磁场作用方式运动， 每秒 变 化2 .4 5 * 1 0 ， 次 ， 导 致了 嫡的 减小， 因 此微 波 对 化学反 应的 机理是 不能 仅 用微波致热效应来描述的。 微波除了具有热效应以外，还存在一种不是由温度引起的非热效应。 微波 作 用 下 的 有 机 反 应， 改 变了 反 应 动 力 学 ， 降 低了 反 应 活 化能 。 d a y a l12 6 1等 用 微 波 由 胆汁酸与牛磺酸合成了 胆汁酸的 衍生物， 反应1 0 分钟产率达7 0 %以 上， d a y a l 试着用油浴在与微波相近的 温度下， 也加热1 0 分钟得到产物， 但未成功。 因此， 他们认为微波存在非热效应，并在反应中起着举足轻重的作用。 类 似的 文 献 还 有很多 2 7 .2 9 1 。 最 近， s h ib a t a l3 0 1 对乙 酸甲 酷的 水 解 动力 学的 研 究结 果表明， 在相同 条件下， 微波降 低了 该 反应的活化能。 黄卡玛口 1在研究了 碘化钾和过氧化氢反应的动力学后也得出了相同结论。 需要指出的是，尽管微波有机合成至今己有十几年的历史，但是对微波加 r: 南开火学硕i s 论文 第一章前台 速反应机理的研究应该说还是一个新的领域，目 前尚处于起始阶段。 1 . 2微波作用下的固相有机合成化学 众所周知， 有机化学反应一般多在有机溶剂中进行， 以保证物料混合均匀 热量交换稳定。近年来新的研究发现，某些有机合成反应若以固一固相进行， 无论在反应速度，收率，还是在反应选择性方面，均较溶液法有显著的优势。 本 方 法 不 仅 能 够 减 少 能 篡节 约 溶 齐 。 ， 而 且 能 够 提 高 反 应 的 空 间 效 率 。 21 对于微波作用下的化学反应，由于其不同于传统加热方式的介电加热机理， 溶剂的存在并非是反应的必备条件。因此，微波作用下的固相有机合成化学能 够克服微波液相化学所存在的种种问 题: ( 1 ) 避免爆炸的危险 液相条件下进行微波反应， 往往需要将反应物溶于适当有机溶剂并在封闭 体系下进行， 由于微波的加热增强作用会导致溶剂过热而剧烈喷出， 发生爆炸 ( a )降低实验成本 微波液相反应由于可能发生爆炸， 往往需要在价格昂贵的特制聚四氟反应 器中进行:另外使用的高沸点非质子极性偶极溶剂价格较高，而且会给产物的 后处理带来 困难。而微波固相反应大部分都可以 在极其廉价的敞口容器中进 行。 ( 3 )避免环境污染 微波固相反应不需要溶剂体系， 对工业生产具有潜在的优势。 环境污染是 现代化工业发展的一大障碍，从保护人类生存与发展的角度来讲，微波固相反 应都具有深远的意义。 ( 4 )简化实验操作 微波固相反应由 于不需要使用复杂的实验仪器而大大简化了实验操作。 微波固相反应主要有两种方法: 竺生鲤竺生一一一一一一一一一一一第 一 章 前尚 a .微波直接作用于固相反应混合物。 反应混合物可分为机械混合 如经研磨得到) 及混晶。 b . 反应物负载于无机载体上 反应物预先吸附于无机载体如氧化铝， 硅胶或粘土等， 这些无机载体对 微波是透明的，即不吸收也不影响微波的传导，因此，载体可有效安全的诱导 微波反应。 当前已知的微波固相有机化学反应所涵盖的反应类型主要有醋化反应，缩 合反应，氧化还原，重排反应以及n-烷基化反应，环化反应等等。 1 .酉 旨 化反应 c h 3 0 0 0 k和r x在相转移催化剂条件下生成酷， 可用微波加热的方式， 在无溶剂的条件下，反应只需1 - 2 分钟13 3 1 凡n m e c i c h 2 0 0 0 k十r x 一 - - * , c h 3 0 0 0 r , k x mw i r = n - c l 8 h ; , n - c l 6 h 3 3 x - c l . b r ! a b d o l r .h a j ip o u r 等 人 在 微波 辐 射下 应用固 相反 应由 苯 磺酸与 醇成 功的 合成了 相 应的 酣， 而 使用传统方 式该反 应基本不能 发生 13 4 1 . po 洲 、 、 尸 5 、 。 l .、。 *、， 总 、 _ _ 产 丫 一o h_ _ _ _硅 胶声、 爷 / o r c h 3 r o h mw i 。 !丫 工 c ih3一 r =alkyl 2 .缩和反应 在氟化钾催化下把胡椒醛和q 一 氰基甲 基苯基矾吸附在氧化铝上进行反 应， 只生成极少量的缩合产物;但用微波加热时， 2 0分钟就可得到 9 5 % 收 率的k n o e v e n a g e l 反 应 产 物 13 5 1 _ . _ cn o j c h o r c i e i n _ n _卜 - c h c7 c 一 又 i _ i i + c s h s s 0 , c h , c n二 兰 不 了 一y it 8 0 z c e h 5 0 一 -一m w i 0 - 1 -1 / 南开人学硕士论文 第一章前台 r .l a t o u c h e 等 研究了 微波 辐 射下 碱金 属 笔 化物催 化下的r e f o n n a s k y 反 应 3 6 1 . p h c h o + ( c h 3 ) 3 s ic h z c n mw i p h c h = c h c n单一产物 5 0 % 3 .氧化反应 1 ,4 一二氢毗睫类化合物在无溶剂条件下用m n 0 2 / 膨润土a一 起氧化 以 较高的收率得到了 毗睫类化合物3 7 1 mw i 卿8 4 -1 0 0 % 一 n- 4 .重排反应 邻二叔醇在微波辐射无溶剂条件下，发生重排得到高收率的拨基化合物 3 8 1 ( c h 3 ) m r 鲜 mw i c h 3 c - c ( c h 3 )2 8 0 - 9 0 % m l k . c r 3 1 , a l 5 环化反应 p e t i t 等在由四氢毗咙与苯甲 醛合成具有人体生化意义的四苯基叶琳的 实验中，采用微波固相反应技术，在1 0 分钟内 合成了9 .5 %的产物。虽 然产率没有提高， 但这种技术极大的简化了 产品的分离和提纯过程3 9 1 南开大学硕士论文 第一章前言 丹 盯c h o nh mwi 一 -刃卜 s i0 2 6 . n 一 烷基化反应 微波作用下，苯并口恶啼类化合物与卤代烷在硅胶载体上能迅速生成 n 一 烷基化产物。 反应速率较传统方法最高提高了8 0 倍4 0 1 +rxm w i n h r = c h 3 ,qh 5 丫 = 0 5 , p h c h 2 一 这些工作都为微波在有机合成中的应用开辟出了新的领域。 1 . 3选题依据 综上所述， 微波作用下的固相有机合成化学凭借其独特的优势: 操作简便， 成本低，反应时间短， 产率高，节省溶剂， 减少污染， 保护环境， 而具有重要 的理论意义以 及广阔的应用前景，并已 成为环境友好化学研究的重要领域。因 此，我们选取微波作用下的固相有机化学反应作为以后工作的主要内容。 南开大学硕 + : 论文 第二章 微波辐射下无机载体催化的d -芳胺基丁烯酸酩的合成研究 第二章微波辐射下无机载体催化的 r 芳胺基丁烯酸醋的合成研究 2 . 1 引言 p 一芳胺基丁烯酸醋是合成 2 , 4 一二取代喳琳和相关天然产物的重要有机 中 间 体 “ 1 1 。 制 备p 一 芳 胺 基丁 烯 酸 酷 的 最 常 用 的 方 法 是c o n r a d - l i m p a c k 方 法 4 2 1 即将芳香胺与乙酞乙酸乙h h 混合后反应数天的时间。为了提高反应的产率和速 度， 人 们 应 用t 很 多 有 效 的 催 化 剂， t 匕 如b f 3 4 3 , k - 1 0 蒙 脱 土 4 4 钢 4 s 等。 然 而，这些常规方法下进行的反应大都比 较缓慢， 而且由于反应中需要共沸除水 而造成反应装置和操作都比较复杂。 我们创新性的将微波辐射与无机载体同时应用到 p 一芳胺基丁烯酸酷的 合 成中， 首先将反应物吸附于无机载体上， 然后在微波辐射下反应几分钟的时间， 实践证明， 这种方法不仅有效的缩短了反应时间， 而且反应在敞 j 容器中进行， 装置简单，操作容易。具体反应如下所示: - 犷, - n h ， 十 r一 义- / o o h 3 c - c - c - c - o c 2 h 5 h 2 mi c rowa v e i r r a d i a t i o n i n o r g a n ic s o l i d s u p p o rt c h 3 01 11 - c = c - c - o c 2 h , 3 a - 3 i 其中， r为h , p - c h 3 , o - c h 3 , p - o c h 3 , o - n h 2 , p - c l , o - c i , p - b r , p - o h 同时， 我们还以间 硝基苯胺为原料尝试合成p 一间硝基苯胺丁烯酸酷。 然而， 我们并没有得到目的产物，而是得到了缩去醇分子的产物，如下所示: 南开大学硕士论文 1三 童 _ 微 波 辐 射 下 无 机 载 体 催 化 的 p 一 芳 胺 基 丁 烯 酸 醋 的 合 成 研 究 h 3 c - 己 - c - 己 - 0 c 2 日 smi c r owa v e i r r a d i a t i o n - c - c - c h 3h 2 0二c h n 0 2 n 在后面的讨论部分，我们将对此给出可能的解释。 2 . 2实验部分 2 . 2 . 1 仪器及药品 2 . 2 . 1 . 1仪器 红外光谱仪:b i o - r a d f t s 1 3 5 型 质谱仪: 7 0 7 0 e 一 h e 型 核磁共振仪:b r u k e r a c - 2 0 0 型 熔点仪:x 一型数字显示显微熔点仪 ( 未校正) 微波反 应器: w p 8 0 o l 2 3型 g a l a n z e家用微波炉( 输出 最大功率 no w, 频率 2 .4 5 g h z ) 2 . 2 . 1 . 2 药op r i 除特别说明外，文章中所用试剂及溶剂均为分析纯化学纯。无水溶剂用常 规方法处理。 2 .2 . 2 化合物3 a - 3 j 的 合成 2 .2 .2 . 1p 一 取 代 苯 胺丁 烯酸 醋3 a - 3 i 的 微波固 相 合 成 1 ) . q - 率 洲 了 t 镶毋3 a 劣脚 扩 周 淤涂 成 称取 苯 胺与乙 酞乙 酸乙 醋 各l m m o l ， 硅 胶o .s g 溶 于l o m l 二 氯甲 烷中， 蒸 干溶剂， 将所得粉末置于烧杯中， 微波辐射下 ( 3 0 o w) 下反应5 m i n ， 取出反应 物， 柱层析分离 ( 石油醚:乙 酸乙 酷=1 0 : 1 ) , 得目 的 产物 0 . 1 4 4 g ，为浅黄色 南开大学硕士论文第二章微波辐射下无机载体催化的p 一芳胺基丁烯酸i f s 的合成研究 液体。产率7 0 %4 1 1 0 称取 对甲 苯胺与乙 酞乙 酸乙 酷各1 m m o l ， 硅胶0 .5 g 溶于l o m l 二氛甲 烷中， 蒸干溶剂， 将所得粉末置于烧杯中， 微波辐射下 ( 3 0 o w) 下反应5 m i n ， 取出反 应物， 柱层析分离 ( 石油醚:乙 酸乙p h =1 0 : 1 ) ， 得目 的产物 0 . 1 7 3 g ，为浅黄 色液体。产率7 9 % 4 7 1 0 称取邻甲苯胺与乙 酞乙 酸乙酷各1 m m o l ， 硅胶0 .5 g 溶于l o m l 二氯甲 烷中 蒸干溶剂， 将所得粉末置于烧杯中， 微波辐射下 ( 3 0 o w) 下反应5 m i n ，取出反 应物， 柱层析分离 ( 石油 醚:乙 酸乙 p=1 0 : i ) ， 得目 的 产物 0 . 1 6 6 g ， 为浅 黄 色 液 体 。 产 率7 6 % 4 7 l o 称取对甲氧基苯胺与乙酞乙酸乙醋各 烷中，蒸干溶剂，将所得粉末置于烧杯中 m m o l ，硅胶 微波辐射下 0 . 5 g 溶于l o m l 二氯甲 ( 3 0 0 w)下反应 5 m i n , 取出 反 应 物， 柱 层析分离( 石油 醚: 乙 酸乙 醋= 1 0 : 1 ) ， 得目 的 产 物 0 . 1 8 3 g , 为浅黄色固体。 产率7 8 %, 熔点4 5 - 4 6 0 c 4 7 1 e 称 取 翅 三 荃 些 兰 乙 酞 乙 酸 乙 f t 各l m m o l ， 硅 胶 0 .5 g 溶 于 ， o m l 二 氯 甲 烷 中 ， 蒸干溶剂， 将所得粉末置于烧杯中， 微波辐射下 ( 3 0 o w) 下反应5 m i n ， 取出反 应 物， 柱层析分离 ( 石油醚:乙 酸乙 0= 1 0 : 1 ) ， 得目 的 产物 0 . 1 7 8 g ， 为白 色 固体。 产率8 1 %, 熔点8 5 - 8 6 o c 14 s 1 a 称取对氛苯胺与乙 酞乙 酸乙 醋各l m m o l ， 硅胶0 .5 g 溶于l o m l 二氯甲 烷中 蒸干溶剂， 将所得粉末置于烧杯中， 微波辐射下 ( 3 0 o w) 下反应5 m i n , 应物 体。 柱层析分离 ( 石油醚:乙 酸乙酷=1 0 : 1 ) ， 得目 的产物 0 . 1 5 5 g , 取出反 白色固 产率6 5 %，熔点5 5 一5 6 0 c 4 6 1 0 鱼坠垫竺生兰一一于 章徽 波 辐 射 下 无 机 载 体 催 化 的 p 一 芳 胺 基 丁 烯 酸 a 的 合 成 研 究 互. a - .五 临 w , 3 ,e ff j v 戎 浑 挥 q 称取 邻氯 苯 胺与乙 酞乙 酸乙 酷 各1 m m o l ， 硅 胶0 .5 g 溶于l o m l 二 氧甲 烷中 ， 蒸干溶剂， 将所得粉末置于 烧杯中， 微波辐射下 ( 3 0 o w) 下反应5 m i n ， 取出反 应物， 柱 层 析分 离 ( 石油 醚: 乙 酸乙 q= 1 0 a 1 ) ， 得目 的 产物 。 a l o g ， 为 无 色 液体。 产率4 6 % 1 4 6 1 . 8 1 . 18 - 应 圭按 t ons肠0费 戎 周 凋耸 称取 对澳 苯 胺与乙 酞乙 酸乙 酷 各1 m m o l ， 硅 胶。 .5 g 溶于1 o n il 二 氯甲 烷中 ， 蒸干溶剂， 将所得粉末置于烧杯中， 微波辐射下 ( 3 0 o w) 下反应5 m in ， 取出 反 应物， 柱 层 析分 离 ( 石 油醚: 乙 酸乙 r h = 1 0 : 1 ) ， 得目 的 产 物 0 . 1 7 8 g ， 为 浅 黄 色固体。 产率6 3 %， 熔点5 3 - 5 5 0 c( 未见报道) 。 公 直 二 夏篷 彗表 窟天 1 a 的ms谱图 3 8 ; ; ; f l 南开大学硕士论文 第四章 p 一 获酚 基偶撅染料的徽波固 相合成研究 第四 章 p 一蔡酚基偶氮染料的微波固 相合成研究 4 . 1引言 偶氮染料作为重要的染料之一，被广泛应用到各行各业中。 制备偶氮染料 的常规方法是首先通过芳香伯胺的重氮化反应制得重氮盐， 然后再与氨基或者 轻基化合物反应。如下图所示: 重氮化: r n h 2 + h c l + n a n 0 2二 r - n = n c l + 2 h 2 0 偶合: r - n = n c 1 + r o h 一r - n = n - r i o h + h c i r - n = n c l + r n h 2 -ill r - n = n - r in h 2 + h c i 我组金津等曾 经采用微波固 相合成法成功的 合成了 一系列偶氮染料 1 5 3 1 ， 作 为这一部分工作的拓展，我们又研究了 其他四种偶氮染料的微波固相合成，并 对产物进行了 表征.与传统方式相比， 微波固 相合成在极短时间内即可完成， 产率较高，无需溶剂。反应可表示如下: r 一 o- n h 2 + k h so , n an 0 2 n = n - f r s o l i d s t a t e 2 a - 2 d9 7 1 一d 其中， r 为p - c h 3 , p - c o c h 3 , p - c i , p - b r 南开大学硕士论文 第四 章 p 一 禁盼基偶氮染料的徽波固 相合成研究 实验部分 仪器及药品 仪器 .j :22.1 444. 红外光谱仪:b io - r a d f t s 1 3 5 型 质谱仪:7 0 7 0 e -h e 型 核磁共振仪:b r u k e r a c - 2 0 0 型 熔点仪:x - 4 型数字显示显微熔点仪 ( 未校正) 微波反 应器: w p 8 0 0 l 2 3型 g a l a n z e 家用 微波炉 ( 输出 最大功率 8 0 0 w 2 . 4 5 g h z ) 4 . 2 . 1 . 2药品 频率 除特别说明外，文章中所用试剂及溶剂均为分析纯化学纯。无水溶剂用常 规方法处理。 4 . 2 . 2 含0 -蔡酚基偶氮染料的微波固相合成 1 )娇2 - *3 a 称取2 - 蔡酚1 .4 4 g ( 1 0 m m o l) ， 对澳苯胺1 . 7 2 g ( 1 0 m m o l ) ， 亚 硝酸 钠 0 . 7 6 g ( 1 1 m m o l ) , 硫酸氢钾 1 . 5 0 g ( 1 1 m m o l ) , 滴加微量 水后， 在 研钵中 充分 研磨使 其 混合均匀。将混合物置于烧杯中，在微波辐射下 ( 1 3 8 w )反应2 分钟，取出后 得到暗红色粗产物， 依次用水洗，乙 醇 洗， 过滤即 得目 的 产物 2 .6 2 8 ， 经 t l c 检测为纯品， 产率8 0 % ， 熔点1 7 1 一1 7 2 c 11 4 ) o 2 ) . 1 - 4 f 有若得杯2 - 雳酬3 b 4 a k v f v p 4 f 称取2 - 蔡 酚1 .4 4 g ( 1 0 m m o l) ， 对 氯苯 胺1 .2 7 g ( 1 0 m m o l) ， 亚 硝 酸 钠 0 .7 6 g ( i 1 m m o l ) , 硫酸氢钾 1 . 5 0 g ( 1 1 m m o l ) ， 滴加微量水后， 在 研钵中 充 分 研磨使 其 混合 均匀。将混合物置于烧杯中，在微波辐射下 ( 1 3 8 w )反应2 分钟，取出 后 南开大学硕士论文 第四章 p 一 奈酚基倡氮染料的徽波固 相合 成研究 得到暗红色粗产物， 依次 用水洗，乙 醉洗， 过滤即得目 的 产物 2 .2 7 g ， 经 t l c 检测为纯品， 产率8 0 %,熔点1 5 5 -1 5 7 0c 11 4 1 3 七上星至夔到塑晒渔遗醚起岌 越勤选过 称取 2 - #酚 1 .4 4 g ( 1 0 m m o l) ， 对乙 酞基苯胺 1 . 3 5 g ( 1 0 m m o l ) ， 亚 硝酸钠 0 .7 6 g ( 1 1 m m o l) , 硫酸 氢 钾 1 .5 0 g ( i 1 m m o l) , 滴 加 微量 水 后， 在 研钵中 充 分 研磨 使其混合均匀。 将混合物置于 烧杯中， 在微波辐射下 ( 1 3 8 w )反应2 分钟， 取 出 后得到 桔红 色 粗产 物， 依 次用 水洗，乙 醇洗， 过 滤即 得目 的 产物 2 . 1 8 g , 经 t l c 检测为纯g0 ， 产率7 5 %,熔点1 8 4 -1 8 6 0c 11 4 1 . 4 ) . 了 一 对w得解2 - 雳* 3 d 1v 脚 睽 周 稗涂 成 称取2 - 蔡酚1 .4 4 g ( 1 0 m m o l) ， 对甲 基苯胺1 .0 7 g ( 1 0 m m o l ) ， 亚 硝酸 钠 0 .7 6 g ( 1 1 m m o l) , 硫酸 氢钾 1 . 5 0 g ( 1 1 m m o l ) ， 滴加 微量 水后， 在研钵中 充 分 研磨 使其 混合均匀。将混合物置于烧杯中， 在微波辐射下 ( 1 3 8 w )反应2 分钟，取出 后 得到 紫 红 色 粗 产物， 依次 用 水 洗，乙 醇 洗， 过 滤即 得目 的 产 物 2 .2 3 g ， 经 t l c 检 测为 纯品 ， 产 率8 5 % ，熔点1 3 3 - 1 3 5 0c 11 4 1 . 各产物的物理数据汇总于表4 -1 中: t a b l e 4 - 1 : a z o d y e s t u ff p r e p a r e d u s i n g m i c r o w a v e p r o d u c tr mp y i e l d (%) f o u n dl i t 3 a p - b r1 7 1 - 1 7 2 0 c 1 7 1 0 c8 0 3 b p - a 1 5 5 - 1 5 7 0 c1 5 5 - 1 5 7 0 c8 0 3 c p - 0 0 0 h 3 1 8 4 - 1 8 6 0 c1 8 4 - 1 8 6 0 c7 5 3 d p - c h 3 1 3 3 - 1 3 5 0 c1 3 3 - 1 3 4 0 c8 5 麒 南开大学硕 卜 论文 第四 章 p 一 蔡附摧 fi g 氮染料的微 波固 相合成研究 4 . 3结果与讨论 4 . 3 . 1微波对偶氮染料固相合成反应的加速作用 我们做了偶氮染料 3 d的固相研磨反应和固相微波辐射反应的对比。发 现固态研磨 1 0 m i n 产率只能达到4 0 %，而固态混合物在微波辐射 ( 1 3 8 w) 下反应2 m i n 产率即高达8 5 %. 4 . 3 . 2微波辐射时间对反应的影响 我们以3 a为例， 研究了不同 微波辐射时间对反应产率的影响， 结果列 于下表中: t a b l e 4 - 2 : e ff e c t o f t i m e o n t h e p r e p a r a t i o n o f a z o s t u ff u n d e r m i c r o w a v e i r r a d i a t i o n t i m e ( m i n ) 0 . 51235 y i e l d ( % ) 6 08 08 5 8 5 d e c o m p o s i t i o n w i t h c a r b o n i z a t i o n r e a c t i o n c a r r i e d o u t u n d e r m i c r o w a v e i r r a d i a t i o n a t t h e o u t p u t o f 1 3 8 w . 结果表明，微波辐射2 m i n 后，反应即达最高产率。反应时间超过5 m i n 会造成反应物分解炭化。 4 .3 .3反应产物的结构分析 我们通过测定反应物的 h n m r , i r以及 ms谱图确定了 化合物3 a - 3 d 的结构。 t a b le 4 - 3 m s ， i r an d ih n m r d a t a o f p r o d u c ts 3 a - 3 d 1 4 nm r d a t a i r d a t ams d a t a 南开火学硕士论文 第四章 a - 萦阶荃偶氮染料的徽波固相合成研究 3 a 2 .4 0 ( s , 3 h ) 7 . 5 4 ( m , i o h ) 1 6 .2 1 ( s , i h ) 3 4 3 6 c n i ( v o - h ) , 1 6 2 2 c m ( v n - n )2 6 2 ( w) 3b 7 . 7 9 ( m , i o h ) 1 5 .9 7 ( s , i h ) 3 4 3 0 c m ( v o _ h ) , 1 6 2 0 c m ( v n - n )3 2 6 ( m ) 3 c 7 .6 9 ( m , i o h ) 1 5 , 5 0 ( s , i h ) 3 4 2 3 c m 一 ( v o - y ) , 1 6 1 8 c m 一 ( v n _ n )2 8 2 ( m ) 3 d 2 . 5 9 ( s , 3 h ) 7 . 5 4 ( m , i o h ) 1 6 .2 1 ( s , 1 h ) 3 4 2 0 c m i( v o - h ) , 1 6 1 5 c m 一( v n - n )2 9 0 ( m ) 目目姗j;es , 5之 书 j苦 2奋 苦 日e ppm 丫- 一 一了 一- 一- 下一一-尸 一 . - -丫 -， 一 寸 - 一 s s a 7 z 1 化 合物3 2 的h n m r谱图 在 产 物3 : 的 h n m r 谱图 中 ， 在 低 场1 5 p p m左 右出 现了 单 峰， 如 此 高 的化学位移值是比较罕见的。这是由于生成了如下所示的分子内氢键: 4 3 南开大学硕士论文 第四 章 0- 莱 酚 荃 偏 氮染 料 的 徽 波固 相 合成 研究 .t高丫 h10 n o n 、 9 5 r 一 、j 卜 g 0 .n翻日日 洲， /jr 8580i 月护护1 .1、飞、.、 50 7lr 侧釜。 sc甘5 665 3 5 0 0 3 0 0 02 5 0 0 2 0 0 0 wa v e n u m b e r ( c m - 1 ) 1 5 0 0 1 0 0 0 化合物3 a 的i r谱图 从3 a 的i r 谱图 中 可以 看到 v o _ h ( 3 4 3 6 c m - 1 ) 以 及 v n - n ( 1 6 2 2 c m 一 i ) 的 特 征吸收峰。 从3 a 的m s 谱图中， 可以 清楚的看到分子离子峰m+ = 3 2 6 。 由于化合物中 含有澳，因此m+ 2 处有一与m+ 丰度相同的离子峰。 南开大学硕 i : 论文 第四 章 p 一 挤酚荃例氮染料的 徽波固相合成研究 43 43x .c . 映别， 翻 目， 海如 白 月月曰 月 山州 匕， 喇阴. . 曰 门目s1 口 ， 1 434 弄 一 _翻. _ 化合物i 1 的ms 谱图 南开大学硕士论文 崖 吉论 1 .本文创新性的将微波辐射与无机载体应用到 p一芳胺基丁烯酸酷的合成中， 在 数分 钟内 高收率的 合成出9 种p 一 芳胺基丁烯酸酷， 其中2 种为