（应用化学专业论文）卤代芳酮多相催化氢化反应的研究.pdf

湖南大学化学化工学院应用化学硕士论文 摘要 卤代芳酮的氢化反应在有机合成中非常重要。其氢化产物可以是芳酮或芳 醇，这两者都是合成非甾体消炎药( n s a i d ) 的关键中间体。例如目前最引人 注目的萘普生的合成方法是：经6 一甲氧基2 丙酰基萘的重排法和1 ( 6 一甲氧基 2 萘基) 乙醇羰基化法。6 一甲氧基- 2 一丙酰基萘可以由2 甲氧基萘直接丙酰化得 到，但由于萘环的1 位比6 位活泼，有副产物2 甲氧基1 丙酰基萘生成。如果 先用卤素原子占据1 位再酰基化就会专一的生成6 位酰基化产物。卤索可以用 催化氢化的方法脱去。虽然增加了反应步骤，但目的产物的总收率大大提高了。 同样的原因，由5 卤6 甲氧基2 乙酰基萘催化氢化制备1 ( 6 甲氧基2 一 萘基) 乙薛要比6 甲氧基2 乙酰基萘直接氢化多一步，但可以大大提高总收率 ( 以2 - 甲氧基萘为起始物计) 。 卤代芳酮的催化氢化产物可能有三种：芳酮( 仅脱卤) ，芳醇，芳烃( 羰 基发生深度还原) 。本文探讨了常压下5 卤一6 甲氧基2 酰基萘在相转移剂存在 下，在由有机溶剂和k o h 溶液组成的多相体系中的p d c催化氢化反应。 并分别用正交实验和均匀实验得到了制备6 甲氧基2 一丙酰基萘和1 ( 6 甲氧基 2 一萘基) 乙醇的优化条件。 反应器为装备有搅拌器，控温仪，鼓泡管和冷凝管的四口烧瓶。依次加入 底物、溶剂和k o h 溶液。待到设定温度时加入p d c 和相转移剂。最后氢气鼓 泡进入有机相。保温快速搅拌。反应过程中用t l c 检测反应进程。停止反应后 趁热过滤回收p d c ，分出滤液中的水相用水洗有机相，合并水相，用乙醚萃取 水相。萃取液与有机相合并。减压蒸出溶剂。将产物干燥用h p l c 分析产物组 成。 用三乙胺做助催化剂，同样可以将羰基还原反应停留在还原为醇这一步。 关键词：卤代芳酮，1 一( 6 甲氧基- 2 萘基) 乙醇，6 甲氧基- 2 丙酰基萘， 催化氢化，多相体系，相转移剂，p d c ，三乙胺 湖南大学化学化工学院应用化学硕士论文 a b s t r a e t t h eh y d r o g e n a t i o no fh a l o g e n a t e da r o m a t i ck e t o n e sa r ev e r yi m p o r t a n ti n s y n t h e s e s t h e i rh y d r o g e n a t e dp r o d u c t sm a yb e a r o m a t i ck e t o n e so ra r o m a t i c a l c o h o l s ，b o t h a r e k e y i n t e r m e d i a t e si nt h e s y n t h e s e s o fn o n s t e r o i d a l a n t i i n f l a m m a t i r yd r u g s ( n s a i d ) f o re x a m p l e ，n a p r o x e nc a l l b ep r e p a r e d b y r e a r r a n g e m e n t f r o m 6 - m e t h o x y - 2 - p r o p i o n y l n a p h t h a l e n e w h i c hc a nb eo b t a i n e d t h r o u g ht h ed e h y d r o g e n a t i o n o f5 - h a l o 一6 一m e t h o x y 2 一p r o p i o n y l n a p h t h a l e n e t h i s m e t h o di sb e t t e rt h a nt h ed i r e c tf r i e d e l - c r o f t s p r o p i o n y l i z a t i o n o f 2 - m e t h o x y n a t h p h a l e n ew h i c hw i l lp r o d u c e2 - m e t h o x y - 1 - p r o p i o n y l n a t h p h a l e n ea s b y p r o d u c t , b e c a u s et h e1 s tp o s i t i o ni sm o r ea c t i v et h a nt h e6 t hp o s i t i o n a l t h o u g h t h es y n t h e t i cr o u t et h r o u g hi - h a l o 一2 - m e t h o x y n a p h t h a l e n eh a so n em o r es t e pt h a n t h ed i r e c tf r i e d e l - c r a f t s p r o p i o n y l i z a t i o n o f2 - m e t h o x y n a p h t h a l e n e ，t h eo v e r a l l y i e l di si n c r e a s e dg r e a t l y f o rt h es a l t l er e a s o n1 - ( 6 - m e t h o x y - n a p h t h a l e n e ) e t h a n o lw a s p r e p a r e dt h r o u g h t h e h y d r o g e n a t i o n o f 5 - h a l o 6 - m e t h o x y - 2 - a e e t y l n a p h t h a l e n e i n s t e a do f h y d r o g e n a t i o no f 6 一m e t h o x y - 2 - a c e t y l n a p h t h a l e n e h a l o g e n a t e d a r o m a t i ck e t o n e s m a yh a v e t h r e e p o s s i b l eh y d r o g e n a t i o n p r o d u c t s ：a r o m a t i ck e t o n e s ，o n l yw h e nh y d r o d e h a l o g e n a t i o nt a k e sp l a c e ，a r o m a t i c a l c o h o l sa n da r o m a t i ch y d r o c a r b o n sw h e nd e 印r e d u c t i o no fc a r b o n y l g r o u p i s c a r r i e do u t i nt h i sp a p e r ，t h em u l t i p h a s es y s t e mi n c l u d i n go r g a n i cs o l v e n ta n dk o h a q u e o u ss o l u t i o nw a si n v e s t i g a t e d ，i nw h i c h5 - h a l o 一6 - m e t h o x y 一2 - a c y l n a p h t h a l e n e w a sr e d u c e db yh 2 c a t a l y z e db yp d ci nt h ep r e s e n c eo fp h a s e - t r a n s f e ra g e n ta t a t m o s p h e r i cp r e s s u r e a n dt h eo p t i m u mc o n d i t i o n so f p r e p a r i n ga r o m a t i ck e t o n e s o ra r o m a t i c a l c o h o l sw e r ef o u n d t h ee f f e c t so f a g e n t so nt h eh y d r o g e n a t i o ni n t h em u l t i f i h a s es y s t e mw e r e a l s od i s c u s s e d a l lr e a c t i o n sw e r ec a r r i e do u ti naf o u r - n e c kf l a s ke q u i p p e dw i t hb u b b l e p i p e ， t h e r m o m e t e r ，s t i r r i n ga p p a r a t u sa n dc o n d e n s e r k o h a qw a sa d d e da f t e rs u b s t r a t e s o l v e di ns o l v e n t ，t h e na d d e dp d ca n dp t c a t l a s th y d r o g e nw a sb u b b l e di n t ot h e s y s t e ma ta t m o s p h e r i cp r e s s u r ea n da tc e r t a i nt e m p e r a t u r e t h er e a c t i o nm i x t u r ew a sf i l t e r e da n dt h ef i l t r a t ew a s s e p a r a t e di n t ot w od _ h a s e s 2 塑壹盔堂些堂些三堂堕壁旦些堂堡主笙苎 l e to u tk o h a q u e o u ss o l u t i o na n dw a s ho r g a n i cp h a s ew i t hw a t e r t h e n t h ep h a s e w a sc o n c e n t r a t e di nv a c u ou n t i ls o l i dm a t e r i a la p p e a r e d t h es o l i dm a t e d a lw a s d r i e da n dw a sa n a l y z e db yh p l c i nt h e p r e s e n c eo f e t 3 n ，l 一( 6 一m e t h o x y - 2 - n a p h t h a l e n e ) e t h a n o l ( p r o p a n 0 1 ) w e r e a l s oo b t a i n e di n h i g hy i e l d sb yt h eh y d r o g e n a t i o no f5 - h a l o - 6 - m e t h o x y - - 2 - a c y l n a p h t h a l e n e k e y w o r d s ：h a l o a r o m a t i c k e t o n e ，a r o m a t i ck e t o n e ，a r o m a t i ca l c o h o l ， h y d r o g e n a t i o n ，m u l t i p h a s e ，p c p c ，p t c ，e t 3 n 3 湖南大学化学化工学院应用化学硕士论文 第一章综述 萘普生( n a p r o x e n ) 是一种疗效非常好的a 芳基丙酸类消炎药。其合成 方法有多种，目前研究较多的是重排法 1 - 2 和羰基化法即】。6 - 甲氧基2 - 丙酰 基萘和1 ( 6 甲氧基2 一萘基) 乙醇分别是上述两种合成路线的关键中间体。 以往1 ( 6 甲氧基2 萘基) 乙醇由6 甲氧基2 乙酰基萘还原得到。但如果直 接由2 甲氧基萘酰基化制备6 甲氧基- 2 酰基萘，有副产物2 甲氧基1 酰基萘 生成，因为2 甲氧基萘的1 位比6 位要活泼，若将其1 位先用卤素原子占据 再酰基化就可以得到专一的6 位酰基化产物。5 卤6 甲氧基2 酰基萘经催化 氢化还原就可以得到6 甲氧基2 酰基萘或1 ( 6 。甲氧基2 萘基) 醇。 卤代芳酮有多个可还原的官能团，其氢化反应可能是；氢解脱卤，羰基 还原( 还原为羟基或深度还原为亚甲基) ，萘环的加氢。反应式如下所示： ooo h m e o x r 弋。o 旷乞r m e o r x = b r o r c i ；r - - c h 3o rc h 烈 氢化还原是有机合成中的一种重要的反应类型，研究的较多，这里仅介 绍有关芳酮，卤代芳酮，卤代芳烃的有代表性的氢化方法。 1 1 镍铝合金作还原剂 c o o k i s 用含5 0 镍的镍铝合金作还原剂，在n a o h 存在下，可将芳酮或 芳醛还原为芳醇。例如先将n a o h 溶液加入装有温度计和搅拌器的三颈烧瓶。 冰浴冷却到i o c ，将2 - 乙酰基萘一次性加入反应器，再加入9 5 乙醇使底物 溶解。边搅拌边加入镍铝合金并使温度保持在1 0 2 0 c 。反应2 小时，得到 1 ( 2 萘基) 乙醇，收率8 7 。 塑堕奎堂垡堂垡三堂堕生旦些兰堡圭兰苎一 o 洲。罴。 矿吼 该法的缺陷在于需要大量的镍铝合金作还原剂，通常要用理论值的 1 5 2 倍。由于反应温度低，底物的溶解度小，需要大量溶剂。反应结束后产 生大量的金属残渣。 1 2 金属氢化物作还原剂 。 常用的金属氢化物还原剂有n a b h 4 ，l i a l h 4 。如专利已报道用n a b h 4 1 6 j ， 还原6 - 甲氧基2 乙酰基萘。金属氢化物有较强的还原性和专一性。反应条件 也比较温和。例如用n a b h 4 在3 5 v 还n6 - 甲氧基- 2 一乙酰基萘收率可以达到 9 9 t 6 1 。 o0l h 悯。旷洲訾悯囝扩洲3 但此法同样需要试剂量的还原剂。还原剂较昂贵，仅适用于实验室规模 的制备。工业化应用有很大的困难。 1 3 氢气作还原剂 氢气在催化剂的作用下也可以做还原剂。氢气价廉，原料充足，也更经 济，适合工业化应用。所用催化剂以分为三类：金属催化剂，金属氧化物催化 剂，金属络合物催化剂。 1 3 1 金属作催化剂 1 3 1 1r a n e y n i a l k i n s 7 8 1 等用w 6 型r a n e y n i 在0 2 m p a 的氢气中于2 5 c 将2 - 萘乙酮还 原成仲醇。倪赤友等【8 1 改用w - 2 型r a n e y n i 作催化剂、无水乙醇作溶剂在 1 5 m p a 、4 0 c 时反应4 小时，还原6 一甲氧基2 乙酰基萘为1 ( 甲氧基一2 塑堕奎兰些堂垡王堂堕鏖旦些兰堡主坠苎一一 萘基) 乙醇，收率为8 0 。 帅愈扩0 吼等呦q 圹c h 3 1 3 i 2p d 或p t 催化剂 在催化氢化中p t 和p d 是较常用的铂系贵金属催化剂，具有良好的催化 活性。根据需要往往将其负载在各种载体上，如a 1 2 0 3 、c a 2 c 0 3 、活性炭及 高分子聚乙烯毗咯烷酮( p v p ) 上一j 。 刘新会等【1 川将p d 负载在蒙脱士( m o mk i o ) 上制成蒙脱土负载催化剂， 并将其用于卤代芳烃的脱卤。发现氯苯和氟苯不反应，碘苯脱碘很慢，但溴 苯有较大的活性和较高的选择性。 卧p 耐d m o n tk i o +hbr 在反应体系中加入一定量的碱可以明显加快脱溴反应速度。 p d c 是应用最广泛的，脱卤效果最好的催化剂之一。m a r q u e sc a 等【l l j 用5 的p d c 作催化剂，在水油两相体系中再加入相转移剂( p t a ) ，用氢气 作还原剂将1 ，2 ，4 ，5 - 四氯苯还原为苯，反应几乎可以定量进行。在该体 系中，相转移剂和k o h 的存在都可以增加脱卤反应速度。 c i g 警p t a k o h 5 0 c 25 h ，嗽，r 1 ，吣 p d l c 虽然有良好的催化脱卤性能，但以往认为在含羰基化合物的催化 6 湖南大学化学化工学院应用化学硕士论文 氢化方面缺乏选择性。因为反应难以控制在还原为醇这一步，很容易进一步 将羟基还原为氢。例如m a r q u e s 等【1 2 】后来又研究了卤代芳酮的多相催化氢化， 结果发现在相转移剂存在下仅仅发生脱卤反应，无相转移剂时，还原为烷基 苯。反应如下： o o n r r x 飞 a r 柏u a t3 3 6 n oa l i q u a t3 3 6 x = c i b r ：r - c h 3 c h 2 c h 3 ，p h r r 在本文中将探讨类似于m a r q u e s 等研究的多相催化氢化反应体系，我们 发现对于萘环的卤代芳酮，在季铵盐存在下，用1 0 p d c 作催化剂，通过适 当调节相转移剂的量和k o h 的量可以将反应控制在仅脱卤或还原为醇这一 阶段。 为了提高p d c 催化氢化反应的选择性，日本的s 萄虹h 等 1 3 - 1 4 1 对p d c 做 了修饰，他们将7 , - - 胺结合在p d c 上，形成复合催化剂 p d c ( e n ) ，然后用 于芳酮的催化氢化，结果发现反应几乎可以停留在还原为醇这一步。反应如 下： 0 a r 八r o h a r 人r a r r r e a g e n t sa n dc o n d i t i o n s ：( i ) 1 0 p d c ( e n ) h = ( b a l l o o n ) m e o h 2 4 h ； ( i i ) 1 0 p d c h = ( b a l l o o n ) m e o h 。 d c b 。且碱的浓度( r a ) 、相转移催化剂( r e ) 和反应时间( r d ) 对反应产物收率的影响程度是反应温度( r b ) 二倍以上。反应温度对多相催化 氢化反应产物收率的影响程度很小。从位极之和可以看出5 溴- 6 甲氧基2 丙 酰基萘多相催化氢化生成6 甲氧基2 丙酰基萘的最优反应条件是a 3 b o c l d l 。 考虑5 一溴6 甲氧基2 丙酰基萘在异丙醇中溶解性和反应温度对多相催化氢化 无明显影响。因此选择在异丙醇溶剂中，在c t a b 和2 0 k o h 存在下，1 于 6 0 氢化反应4 0 m i n 。2 的收率1 0 0 ，重复两次收率分别是9 8 ，9 8 。 3 2 3 小结 首次研究了5 澳6 一甲氧基一2 丙酰基萘的经多相氢化催化制备6 甲氧基2 丙酰基萘。反应条件温和、操作简便、选择性和转化率高。2 甲氧基萘经溴化 和脱溴间接合成6 一甲氧基2 丙酰基萘的收率( 9 5 1 6 ，以2 甲氧基萘计) 高 于直接合成的收率( 5 0 6 0 ，以2 甲氧基萘计) 1 2 0 。 考察了多相体系中各因素对卤代芳酮催化氢化反应的影响，并通过正交实 验优化了反应条件。 用溴作保护基优于氯，因为溴比氯容易脱去。 舶： 铊彤m昭好鲥 殳扣协 m n i z & 舶舯m m 肌肼ml弱斟卯鸲如鸲 引m m舳“斟眵如拍 蛆m m珐呱虮答i苦i g i 6 4 9 2 5 1 7 0 6 6 3 4 2 2 l 6 2 3 3 3 7 7 9 7 8 7 2 1 l 5 3 1 3 o 6 6 6 1 3 9 2 2 l 9 4 6 1 5 2 1 5 7 3 3 7 l 2 2 2 2 2 f f 1 f o 0 o ，1， k k k 湖南大学化学化工学院应用化学硕士论文 第四章p d j c 多相催化氢化制备1 。( 6 甲氧基- 2 萘基) 乙 丙) 醇 卤代化合物的催化氢化脱卤在有机合成上具有重大的理论价值与应用价 值。在芳酮的合成上，由于取代芳环各部位的活性不同，为了得到理想的目标 产物常用卤素作定位基p “，完成f r i e d e l c r a f t s 酰化反应后再将卤脱去。刘新会 等【1 0 j 研究了蒙脱土负载钯催化苯基溴化物脱溴。廖世健等【3 2 j 研究了p v p p d c l 2 催化卤代苯脱卤。m a r q u e s 等【l2 】研究了p d c 催化氢化卤代苯基烷基酮的反应， p d c 可以有效地将卤素脱去，但在还原羰基为羟基时p “c 被认为缺乏选择性： p d c 很容易将芳酮的羰基还原为亚甲基。h a t t 0 6 等1 1 3 1 4 】报道了通过加入助催 化剂乙二胺改变p d ，c 的活性，从而使羰基氢化反应停留在还原为羟基这一步。 我们以5 一卤- 6 甲氧基- 2 酰基萘为研究对象考察了卤代芳酮在相转移剂 ( p t c ) 和p d ，c 存在下，在k o h 溶液和有机溶剂组成的多相体系中进行催化 氢化反应，在温和条件下( 6 0 v ，常压) 进行多相催化选择性氢化。 m e om i - p r o h , 。咖“昆m e o 氐人 x 1 ：x = b r ，r 2 c h 3 c h 2 - ：5 ：x = b r 。r = c h r 9 ：x _ c i ，r = c h 3 c h 2 - ：1 0 ：x _ c l ，r 2 c h 3 4 1 实验部分 2 ：r = c h 3 c h z - 6 ：r = c h 3 - + m 。i ：r + m 。c h 2 r 4 1 1 试剂与原料 3 ：r = c h 3 c h = - 7 ：r 2 c h 3 - 4 ：r - c h 3 c h 2 - 8 ：r 2 c h 3 2 1 湖南大学化学化工学院应用化学硕士论文 4 1 2 原料制备 4 1 2 15 溴6 一甲氧基2 丙酰基萘的制备( 见3 1 2 5 ) 4 1 2 25 - 澳6 甲氧基2 乙酰基萘的制备( 见3 1 2 7 ) 4 i 2 35 氯6 ，甲氧基2 丙酰基萘( 见3 1 2 6 ) 4 1 2 45 - 氯6 甲氧基2 乙酰基萘( 见3 ，1 2 8 ) 4 1 3 反应过程 向装有搅拌装置，冷凝装置的1 0 0 m l 三口烧瓶中依次加入5 溴6 甲氧 基一2 乙酰基萘、溶剂，升温使底物溶解。再依次加入碱溶液、1 0 p c l c 、相 转移剂，控温在设定值。氢气通过鼓泡管进入溶剂层。尾气通过冷凝装置排 空。搅拌反应一定时间。反应后趁热过滤，回收p d c ，分出滤液中的碱溶液， 用水洗有机相至中性。减压蒸出溶剂。将所得固体真空干燥。产物的成分与 含量用h p l c 测定。、 4 i 4 产物分析 a m e r i c a nh i t e c hp 4 0 0 0 型高效液相色谱仪，u v ，v i s 检测器，p h e n o m e n e x p r o d i g y5 uo d s ( 3 ) 色谱柱，2 5 0 x 4 6 m m ，室温，流动相v ( 甲醇) ( 水) = 8 0 2 0 ，流速l m l m i n ，采用外标法定量。 4 2 结果与讨论 5 溴6 甲氧基2 乙酰基萘( 5 ) 可能发生下列多种氢化反应：氧化脱溴生 成6 甲氧基- 2 一乙酰基萘( 6 ) ；发生氢化脱溴和羰基部分加氢还原生成卜( 6 甲氧基2 一萘基) 乙醇( 7 ) 。当然也可能是脱溴产物6 发生连串反应生成7 ，7 容易继续氢解生成6 甲氧基2 乙基萘( 8 ) 。 塑塑奎兰些堂些三兰堕窒旦些堂堡圭笙茎一一 o m e 0 o 5 m e o 0 m e o 7 c h 3 c h 3 8 上述一系列反应中，化合物6 和7 是不对称合成萘普生的关键中间体，其 中6 是电羧基化制备萘酱生的中间体1 3 3 1 。7 是原予经济性反应羰基化合成萘普 生的关键中间体【4 j 。7 是6 的氢化产物，又可继续深度氢化脱苄生成份嬗不大 的8 。因此控制反应条件制取高收率的7 具有重要的理论价值和应用价值。本 章主要考察5 多相催化氢化生成目标产物7 的选择性。 4 2 1 单因子实验 4 ，2 i 1 溶剂对反应的影嫡 在i o k o h 、1 0 p d c 和十六烷基三甲基溴化铵( c t a b ) 存在下，于 6 0 c 考察异丙酵、正丁醇和异戊醇等溶剂对s 催化氢化反应的影响( 表4 1 ) 。 t a b l e 4 1t h ee f f e c t o fs o l v e n to nt h e h y d r o g e n a t i o n o f 5 - b r o r a o 6 m e t h o x y - 2 竺! 型丝出! ! 竺! f 翌 e n t r y s o l v e n tt i m e h c o n v e r 5 i g no f s y i e l d , “a ( h p l c ) ， 67 ii - p o h19 9 ，69 2 27 4 2n - b u o hi9 9 98 s ，3 “6 3 i - c s h l l o h l9 9 79 3 16 6 r , a c t i o t lc o n d i t i o n ：n ( 5 ) ：n p d 细( c t a a = l ：0 0 t 6 ：01 6 ；1 删删c ，i o k o h , 6 0 1 2 5 ：5 - b r o m o 6 - m c t h o x y - 2 a 哪n a p h t h a l e n e ； 6 ：6 - m e t h o x y * 2 - a c e l y l n a p h t h a l c n c ；7 ：1 - ( 6 - m e t h o x y - 2 - n a p h t h a l e n e ) e t h a n o l ： 在上述三种溶赉中s 的转亿率都很高，主要得到的是脱溴产物6 。5 在正 丁醇溶剂中多相催化氧化得到7 的选择性最高。在表3 1 中也有同样的结果。 因此选择正丁醇作多相穗化氢化反应的溶剂有利于羰基的还原。 旺 一 洲 塑堕盔竺垡堂垡三兰堕堕旦些兰堡主笙苎 一一 4 2 1 2p t c 对反应的影响 选择正丁醇作溶剂，在1 0 k o h 和1 0 p d c 存在下，于6 0 c 考察十六 烷基三甲基溴化铵( c t a b ) 、四乙基溴化铵( t e a b ) 、三乙基苄基氯化铵 ( t e b a ) 等季铵盐作相转移剂对5 催化氢化反应的影响( 表4 2 ) 。 t a b l e 4 2t h ee f f e c to fp t c0 1 1t h eh y d r o g e n a t i o no f5 - b r o m o - 6 - m e t h o x y - 2 。 婪! 生! ! 翌坠! ! ! ! 堡釜2 e n t r y p t ct i m e h c o n v e r s i o ny i e | d m ( h p l c ) o f 5 m67 r e a c t i o nc o n d i t i o nz n ( 5 ) ：n ( p d ) ：n ( p t c 产1 ：o0 1 6 ：0 1 6 ；1 0 k o h ，l o p d c ，n - b u o h ，6 0 s ：5 - b r o m o - 6 - m c t h o x y - 2 - - a c e t y ln a p h t h a l e n e ；6 ：6 - m e t h o d , - 2 a c e t y tn a p h t h a l e n e ； 7 ：1 - ( 6 一m c t h o x y - 2 n a p h t h a l e n e ) e t h a n o l ； 在没有相转移剂存在时，反应进行了2 5 h ，转化率1 0 0 ，但仅有少量的7 ( 2 , 3 ) 生成( 表4 2 中l 号) 。在季铵盐存在下，反应1 h ，底物也接近完全转 化，而且产物7 的含量明显增加。以c t a b 作相转移剂效果最好。可见季铵盐 有利于羰基的部分还原。关于季铵盐对多相催化氢化的影响，p c r o s a 等p 4 】提出 一种简单的解释：季铵盐的亲脂阳离子在碱的作用下，吸附在p d c 表面形成 一层亲脂膜，使p d c 易于进入有机相，有利于底物与催化剂接触。值得注意 的是当无p t c 时，虽然7 的选择性较低但并无深度还原产物8 生成。这与 m a r q u e s 等报道的氯代苯基烷基酮的多相催化氢化结果有所不同【1 2 l 。季铵盐相 转移剂既能促进多相催化氢化，又能防止7 继续深度氢解脱苄生成8 。 4 2 1 3k o h 浓度对反应的影响 在c t a b 、1 0 p d c 存在下，在正丁醇中于6 0 c 考察不同k o h 浓度对5 多相催化选择性的影响( 表4 3 ) 。 塑壹查堂垡堂些三堂堕窒旦垡堂堡主堡茎一一 t a b l e4 3 t h ee f f e c to fc o n c e n t r a t i o n o fk o ho nt h e h y d r o g e n a t i o n o f i ：! 翌里! ：! ：里! ! ! ! 型：! ：墼啦! ! 箜坠! ! ! ! ! ! f 旦 一一 c o n v e r s i o n o f ! ! ! ! i 丝! 奠! 生里! 叭可竺竺：竺丛二二二二z ：j 101 1 0 0 9 3 9 0 7 2 3 4 1 1 0 2 0 9 9 9 1 0 0 9 9 9 6 3 5 2 7 5 9 4 5 3 6 ，4 7 2 5 5 4 i丝 ! ! ! ! ! ：! ：! ：一 r e a c t i o nc o n d i t i o n ：n ( 5 ) ：n ( p d ) ：n ( c t a b ) = 1 ：0 0 3 2 ：0 0 8 ，1 0 p d c ，n b u o h ，6 0 0 5 ：5 b r o m o 6 r n e t h o x y - 2 a c e t y ln a p h t h a l e n e ；6 ：6 - m e t h o x y 2 a c c t y l n a p h t h a l c n c ； 7 ：b ( 6 - m c t h o x y - 2 - n a p h t h a l e n e ) a l c o h o l ： 8 ：6 - m c t h o x y - 2 - e t h y tn a p h t h a l e n e 碱常作为催化氢化的助催化剂加入，用于加快脱卤的速度【1 0 l 和防止羰基 的深度还原【3 5 】。从表4 _ 3 可知k o h 浓度对反应的选择性有很大的影响。当 不加k o h 时，反应不断产生h b r 使体系处于酸性环境中，停止反应后测体 系的p h 值为1 3 。通常p d c 的活性会随由中性变为酸性而增强，选择性会 降低口6 1 ，而且在酸性环境中反应产生的7 很容易发生氢解生成8 。因此得到 的主要产物是深度还原产物8 。在1 1 0 的范围内，碱浓度增大有利于羰 基的还原。碱不仅中和了多相催化氢化反应中产生的副产物h b r ，而且还可 以抑制侧链羰基的深度还原( 由苄基醇还原成烃) 。碱浓度大( 2 0 - 5 0 ) 时，可防止羰基的氢化还原，得到的主要产物是6 ( 如表4 3 ，4 5 号) 。表 4 4 显示当k o h 浓度为1 0 时，多相催化氢化反应生成主要产物是7 。适当 浓度的碱( 1 0 ) 既能促进5 多相催化氢化生成7 ，又能防止7 氢解脱苄生 成8 。 4 2 i 4 投料比对反应的影响 选择c t a b 作相转移剂，正丁醇作溶剂，在1 0 k o h 和1 0 p d c 存在 下，于6 0 ( 2 考察投料比n ( 5 ) n ( p d ) n ( c t a b ) 对5 多相催化氢化制备7 的影响 ( 表4 4 ) 。 塑壹盔堂垡堂垡王堂堕壁旦些鲎婴主堡苎 t 曲l e4 4 t h ee f f e c to fr a t i oo fn ( s ) n ( p d ) n ( c t a b ) o n t h e h y d r o g e n a t i o n o f i ：! 丝翌! ：! ：翌! ! ! ! 型：! 兰! ! 垡! ! 翌! 堡! ! ! ! 丛墅 e n t r yn ( 5 ) ：n ( p d ) - n ( c t a b ) t i m e h c o n v e r s i o no fy i e l d ( h p l c ) 5 67 r e a c t i o nc o n d i t i o n ：l o p d c tn - b u o h ，6 0 c - 1 0 k o h ； 5 ：5 - b r o m o - 6 - m c t h o x y , 2 - a c e t y l n a p h t h a l c n e ；6 ：6 - m e t h o x y - 2 a c e b ，l n a p h t h a l e n e ； 7 ：i - ( 6 一m e t h o x y - 2 - n a p h t h a l e n e ) e t h a n o l ； 表4 4 的结果表明：虽然相转移剂的存在有利于羰基还原，但当用量过大 时，由于p d c 表面活性中心数目被相转移剂所屏蔽，其催化剂活性会大大降 低，从而阻碍了羰基的还原( 比较表4 4 中2 、3 、4 号) 。 随p d c 量的增加，产物中7 的含量也随之增加( 比较表4 4 中1 、3 、6 号) 。当p d c 的比例达到一定的值时，再增加催化剂的量效果不明显( 比 较表4 4 中6 、7 号) 。表4 4 的结果表明：在低催化剂量时就可以高选择性 的得到6 ( 表4 中l 号) 。但若要得到7 则需要增加催化剂比例，或延长反 应时间。当n ( s ) n ( p d ) n ( c t a b ) = i 0 0 3 2 0 0 8 时，反应4 2 5 h ，7 的收率高达 9 5 7 。在上述反应体系中并没有出现深度还原产物8 。通过改变 n ( s ) n ( p d ) n ( c t a b ) 的比例，可控制5 多相催化氢化产物的选择性。 4 2 2 均匀优化实验 均匀实验设计是根据数论在多维数值积分中的应用原理，构造一套均匀 设计表，用来进行均匀实验设计【3 0 1 。均匀实验设计相对予全面实验和正交实 验设计的最大优点在于可以大幅度地减少实验次数，缩短实验周期。适合于 因素水平多而又希望实验次数少的实验。 湖南大学化学化工学院应用化学硕士论文 4 2 2 1 因素与水平的选取 根据单因子实验结果选取影响实验的四个主要因素，并确定它们的变化范 围：1 0 p d c 中p d 的用量：o 0 4 8 r e t 0 0 1 0 3 r e t o o l ；c t a b 用量：0 1 2 m m o l o 7 5 r e t o o l ；k o h 浓度：1 2 0 ；时间：1 h 5 h 。将各因素分为五个水平。其 因素与水平的如表： 因素水平表 10 0 4 80 1 2 0 11 20 1 1 10 2 7 7 52 3 0 1 7 40 4 3 51 03 4 0 2 3 80 5 9 3 1 54 5 0 3 0 00 7 5 0 2 05 其它条件：t e m p ：6 0 ；i - b u o h ，4 0 m l ；k o h ，2 0 m l ；5 - b r o m o - 6 - m c t b o x y - 2 - a c e t y ! n a p h t h a l e n e 。 3 m m o l 。 4 2 2 2 选择均匀设计表及表头设计 本实验是4 因素5 水平，选取u 5 ( 5 4 ) 均匀设计表。如下： 22 41 3 33 14 2 44 32 1 55 5 55 根据其使用表进行表头设计，如下： 4 2 2 3 实验结果及分析 根据所选的均匀表进行实验，为了提高实验结果可靠性，相同条件的实 验重复一次，结果见表4 5 。 ， t a b l e4 5r e s u l t so f u n i f o r me x p e r i m e n t s 0 0 4 80 2 7 71 0 0 1 1 10 5 9 3l o 】7 40 】2 0】5 o 2 3 80 4 3 55 0 3 0 00 7 5 02 0 当催化剂p d ，c 的量太少时( 实验1 ) ，主要得到的产物是6 ，而仅有少量 的7 生成。实验2 ，3 ，4 ，5 的主要产物都是7 ，而且含量都大于9 5 ，不必再 进行单纯形推移寻优。实验3 的条件较佳，重复实验3 的反应条件，收率为9 7 2 ， 与实验3 的平均值接近。 按照实验3 的条件考察s - 溴6 甲氧基2 丙酰基萘( 1 ) 、5 - 氯6 甲氧基2 - 丙酰基萘( 9 ) 和5 氯6 - 甲氧基2 乙酰基萘( 1 0 ) 的催化氢化。同时也考察未 卤代的6 甲氧基一2 酰基萘2 和6 的氢化，结果并列入表4 。6 ： t a b l e4 6t h e h y d r o g e n a t i o no f d i f f e r e n ts u b s t m t e su n d e r t h eo p t i m u mc o n d i t i o n s s u bk o h ，p t cr e a c t i o n p r o c l u c t ( 1 - - i p l c ) t e m p t i m e r a i n 2 0 r 63 0 r 74 0 r 8 _ 。- _ _ - _ - - _ - _ - - _ _ - 。- 。_ _ _ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ 。_ _ _ _ _ _ _ 。一1 _ _ _ _ - - _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - - - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ - - _ - _ _ - _ _ _ _ _ - 一 11 5c t a b6 01 2 03 29 6 8 51 5c t a b6 01 2 0j 59 8 5 91 5c t a b6 01 2 09 68 9 8 1 01 5c t a b6 01 2 0 i 9 48 0 6 2 1 5c t a b 6 01 2 00 89 9 2 61 5c t a b6 01 2 0i 8 9 5 2 1 ：5 b r o m o 6 m e t h o x y - 2 一p r o p i o n y l n a p h t h a l e n c ；2 ；6 一m e t h o x y - 2 - p r o p i o n y ln a p h t h a l e n e i 3 ：l 。( 6 m e t h o x y 2 - n a p h t h a l e n e ) p r o p a n o l ； 4 ；6 - m e t h o x y - 2 p r o p y ln a p h t h a l e n e ； 5 ：5 b r o m o - 6 - m c t h o x y 一2 - a c e t y l n a p h t h a l c n e ；6 ：6 - m e t h o x y - 2 a c g t y l n a p h t h a l e n e ； 7 ：l - ( 6 m e t b o x y - 2 - n a p h t h a l c a c ) c t h a n o l ；8 ：6 - m e t h o x y - 2 - e t h y ln a p h t h a l e n e ： 9 ：5 - c h l o r o 6 m c t h o x y - 2 - p r o p i o n y l n a p h t h a l c n c ； 1 0 ：5 - c h l o r o 一6 m c t h o x y - 2 a 刚n a p h t h a l e n e 6