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固体酸碱在有机合成中的应用研究中文摘要 中文摘要 近年来随着环境保护压力的增大和全社会对可持续稳定发展的广泛认同，绿 色化学越来越受到各国政府、学术界和企业的重视。而用固体酸碱代替液体酸碱 催化有机反应是实现环境友好的一条重要途径，符合绿色化学的发展方向。 本论文主要讨论了磺氨酸催化下的c r o s s - a l d o l 反应；二苯甲醇的胺化反应； 固体碱氟磷灰石催化的双吲哚甲烷衍生物的合成。本文也对阳离子交换树脂 n k c 9 催化下的黄烷酮的合成进行了探索。 关键词：固体酸，固体碱，无溶剂 作者： 指导老师： 张丽丽 邹建平教授 固体酸碱在有机合成中的应用研究 英文摘要 a p p l i c a t i o no fs o i i da c i d b a s e i no r g a n i c s y n t h e s i s a b s t r a 亡t w i t h 吐l ei n c r e 2 l s i n ge n 、，i r o r 1 e n t 2 l lp r e s s l l r e 甜1 d 也ep u b l i cc o n c e mt os u s t a i na _ b l e d e v e l o p m e n t ，g r e e nc h e m i s 仃yi s 、i d e l yr e c o g m z e db yg o v e n 】吼e n t ，a c a d e i l l i aa n d 协d u s 臼ys 0 1 i da c i d - b a s ec a t a l y s t si 1 1 s t e a do f1 i q u i db r o n s t e da n dl e 、】 ，i s a c i d _ b a s e c a t a l y g t si so n eo ft h em o s ti n l p o r t 锄tw a y s 埘mm ed i r e c t i o no fm ed e v e l o p m e n to f g r e e nc h e m i s t 巧 1 1 1 i sn l e s i sm a “ys t u d i e do ns u l 加1 1 i ca c i d ( s a ) c a “y z e dc r o s s - a l d o l c o n d e n s a t i o 玛d c t 锄i d a t i o no fb e i 泷l y d r y la l c o h o l ；s o l i db 弱e ( f l u o r a p a t i t e ) c a t a l y z e ds y r l _ t 1 1 e s i so fb i s h l d o l e sw 嬲a l s od i s c u s s e d w ea l s os t u d i e dt l l en k c - 9 c a t a l y z e ds y n m e s i so fn a v a n o n e s t h e 蛐m c t u r e so ft l l ec o i n p o u n d sw e r ec o 州：- m e db y 1 hn m r1 3 cn m 口ra n dh i t m s s p e c t r a k e y w o r d s ：s 0 1 i da c i d ，s o l i db a s e ，s o l v e i l _ t - 丘e e i i w r i t t e nb yl i l iz h a l l g s u p e r v i s e db yp i - 0 j i 剐【卜p i l l gz o u 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下j 独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文 不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏 州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作 出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本 声明的法律责任。 研究生签名：叠函函 日期：翌墨：三：埏 学位论文使用授权声明 苏州大学。中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论 文合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致d 除在保密期内的 保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的 全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名：继函竭 日期：建业星。互：匝 导师签名： 哗抵掣 固体酸碱在有机合成中的应用研究 前言 固体酸碱在有机合成中的应用研究 第一章前言 绿色化学又称环境无害化学，环境友好化学，清洁化学。近年来随着环境保 护压力的增大和全社会对可持续发展的广泛认同，绿色化学越来越受到各国政府、 学术界和企业的重视。 用非均相酸碱代替传统催化剂不仅可以减少污染，还可以增加催化剂的活性 和选择性，同时通过回收( 再生) 并重复使用提高催化剂的使用寿命。并且，有 时固体酸碱催化的反应还可以在无溶剂条件下进行。固体酸碱催化无论从经济角 度考虑，还是从环境角度考虑都是有利的。固体酸碱催化已成为绿色化学研究的 主要内容之一。 固体酸大致可分为九类，见表1 【1 】： t a b l elt h ec l a s s i f i c a t i o n0 f s o l i da c i d s 固体酸碱在有机合成中的应用研究 固体碱为以下几类【lj ： o 担载碱：碱金属，碱土金属，n a o h ，k o h 等负载于氧化硅或氧化铝上 阴离子交换树脂 。金属氧化物：m g b ，c a o ，a 1 2 0 3 等 。金属盐：n a 2 w 0 4 ，b a c 0 3 氧化物混合物：s i 0 2 m g o ，z r 0 2 z n o ，a 1 2 0 3 w 0 3 经碱金属或碱壬金属交换的各种沸石 本文结合本课题组近期研究工作的基础和特色，继续开展新的研究课题，拓 展其研究领域。主要讨论了磺氨酸催化的c m s s a l d o l 缩合反应：二苯甲醇的胺取 代反应及固体碱氟磷灰石催化双吲哚甲烷衍生物的合成。我们也对酸性阳离子交 换树脂m ( c 9 催化的黄烷酮的合成进行了研究。 2 固体酸碱在有机合成中的应用研究 磺氨酸催化的有机反应研究 第二章磺氨酸催化的有机反应研究 1 磺氨酸的性质介绍 第一节磺氨酸介绍 磺氨酸，又名磺酰胺酸，氨磺酸，英文名：s u l f a m i ca c i d ，a m i d o s u l f o n i ca c i d ， s u l p h a m i ca c i d ，简称s a 。c a sl 讯：5 3 2 9 - 1 4 - 6 。白色结晶体，无臭、不挥发、不 吸湿、可燃、低毒。熔点：2 0 5o c ，沸点：2 0 9o c 。它的结构式为jh 2 n s 0 3 h 如： f i g 1 ( a ) 所示。x - 衍射捌和中子衍射所证实【2 b 】它是f i g 1 ( b ) 所示的结构存在。 h 2 n 一喜一。h h 3 - s 。9h 2 n 一鲁一o h 。，n h 3 - s o 罗 o ( a )( b ) f i g 1 磺氨酸溶于水、液氨，不溶于乙醇、乙醚、甲苯、聊等常见有机溶剂，微溶 于甲醇。氨基磺酸的水溶液具有与硫酸、盐酸一样的强酸性。它是一种硫酸单酰 胺化合物，由于同时具有氨基和磺酸基双官能团，能进行各种化学反应，是一种 十分重要的精细化学品。 2 磺氨酸在有机合成中的应用 由于磺氨酸独特的物理、化学性质，做为一个很有潜力的固体酸在有机合成 中应用很广泛。王波综述了到2 0 0 5 年期间磺氨酸催化研究的进展情况【3 】，它催化 的反应包括b e c l 锄a n n 重排【4 】、d i e l s a l d e r 反应【绷、p e c h m a n n 反应【刀和 b i g i n e m 反应0 】、酯交换f 1 、官能团的保护与去保护【1 2 1 4 1 、环醚的乙酰解【1 5 - 1 6 1 、 固体酸碱在有机合成中的应用研究 磺氨酸催化的有机反应研究 环烯的酯化【1 7 1 等。磺氨酸在有机合成中的催化研究方兴未艾。所以我们就只对近 几年的文献进行了小结。 2 1 胺类化合物的保护 c 豫v o t t o 【1 8 】小组报道了用磺氨酸这种环境友好且处理简单的催化剂在无溶剂 超声波条件下催化各种胺类化合物用b o c 保护的反应，且催化剂可以回收。 s a ( 5 m o i ) ( r ) a r n h 2+ ( b o c ) 2 0 ) ) ) i v e n t - f r e e ( r ) a r n hb o c r t 8 5 - 1 0 0 2 2 苯并咪唑的合成 c h a l 【r a b a r 哆小组【1 9 1 利用该环境友好的催化剂在室温条件下，以乙醇为溶剂， 催化芳醛与邻苯二胺缩合合成了2 一芳基苯并咪唑，得率很高。 附n h 2 以n h 2 删。 s a ，e t o h s c h e m e 2 g 卜 h 用原羧酸酯代替芳醛，张占辉等【2 0 1 在室温条件下，以磺氨酸甲醇为反应体系， 合成了一系列2 一烷基苯并咪唑，得率也很高。 r g 眦m 半 2 3m i c h a e l 加成反应 我们课题组的安礼涛博士报道了吲哚和吡咯类化合物与硝基烯的加成反应【2 1 1 。 4 固体酸碱在有机合成中的应用研究 磺氨酸催化的有机反应研究 2 4 喹喔啉合成 一。2 r ， 沁 l o m o l s a h d a r a b i 小组c 2 2 】利用磺氨酸甲醇体系在室温条件下可以有效地合成喹喔啉衍 生物，得率高，反应条件温和使得其在合成对热、酸敏感的底物很有优势。 r g ： x = n c 2 5 烯丙基化反应 s a ，m e 0 h r g x y a d a v 小组田准室温无溶剂条件下，使用三正丁基烯丙基锡可以选择性地对 醛进行烯丙基化且磺氨酸可回收再用。 刚。+ 加s 忡u ) 3 篇r 尺飞 o h 1 5e x a m p i e s 2 6 醛、胺、三正丁基烯丙基锡三组分反应 y a d a v 小纠2 q 在此基础上又开发了一个三组分反应，比原来原料增加了一个 芳胺组分。在相同的催化条件下，可以以良好的得率得到相应的高烯丙基胺。 5 r n h ， + r 1 c h o + ；s n ( 伽b u ) 3 墨垒f 曼盟型坠1 l r t 1 3h s c h e m e 7 h n r i r ，v 飞 8 2 9 0 1 5e x a m p | e s 2 7 合成酰胺烷基萘酚 s a m a n t 【2 5 讣组在此基础上又发展了一个三组分反应。他们利用脲( 或酰胺) 、 芳醛、伊萘酚一步合成1 _ 取代酰胺一2 一萘酚。 h s a + r 1 c h o + r 2 c o n h 2 乏五：i i - u s s c h e m e8 2 8 双吲哚的合成 印度的s a m a n t 小组【2 6 】发现在室温下磺氨酸- 乙醇体系可以催化吲哚和醛酮 反应生成相应的双吲哚。 r r h h + r 且r 型裟等坠 s c h e m e 9 s a ( 5 0m o i ) ，m e o h + r ，ch o 二。斗 r t 1 4h s c h e m el o 6 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 王彦广小纠2 刀使用磺氨酸( o 5 当量) 甲醇体系在室温条件下催化醛与吲哚发 生亲电取代反应( 也称f r i e d e l - c r a f t s 烷基化) 。该方法对脂肪醛也有较好的催化 效果。 2 n 磺酰亚胺合成 r c h o + t s n h 2 + t o l s 0 2 n a h n t s 上 r s 0 2 t o i m e o h ，h 2 0 1 2 h ，r t n a h c 0 3 ( s a ta q c h 2 c 1 2 ) 2 h r t s c h e m e l l ，t s h n l r 入s 0 2 t o i a s 爿 r 4 7 8 1 1 0e a mp l e s 李振江小组【2 8 】利用磺氨酸适中的酸性( p k a = 1 0 ) 与对甲苯磺酸钠反应原位 生成对甲苯磺酸，继而与醛、对甲苯磺酰胺发生三组分缩合，产物自动析出，只 需过滤即可分离。接着在碱性条件下发生消去反应生成磺酰亚胺。该方法所用的 溶剂为水，在室温条件下即可进行。 2 1 2s t r e c k e r 反j 蓝 李振江小组使用磺氨酸2 9 1 ，在乙腈中方便地实现了胺、醛、三甲基氰硅烷的 三组分缩合。 眦舢2 洲半r ，焉 s c h e m e1 2 同年l ( h a l 【s a r 【3 0 】小组报道了用磺氨酸为催化剂在无溶剂条件下通过三组分反 应高产率的合成了a 一胺基氰化合物。催化剂经过简单过滤即可重复使用。 7 固体酸碱在有机合成中的应用研究 磺氨酸催化的有机反应研究 甲 r 2 从h r ，殳h 。3 s 配n 2 1 3f r a n d l a n d e r 反j i 立 s a s o i v e n t - f r e e 。r t s c h e m e1 3 r ? _ r 1 u h 2 n c n y a d a v 小组【3 1 】利用磺氨酸作为催化剂在无溶剂条件下催化邻氨基芳基酮和具 有亚甲基的酮缩合高产率地合成了多取代的喹啉衍生物。 j j 曰曰 墨垒【墨堕q ! 丝) ， + 八八o e 。嵩羔 3 0m i n s c h e m e1 4 o e t 2 1 4 伊酰胺基酮的合成 h e r a v i 【3 2 】小组报道了利用磺氨酸催化矿酰胺基酮的合成。该反应避免了金属 催化剂的使用，产率也较高，处理简单。 ， a r c h o + a 广c o c h 3 m e 0 2 c c h 2 c o c h 3 s a ，c h 3 c n a c c i r t s c h e m e1 5 从m c 月职 i m e 0 0 c 2 1 5 环氧化合物的胺化开环反应 k a m a l 吲小组曾报道了用磺氨酸为催化剂无溶剂条件下催化环氧化合物的开 环反应，简便高产地得到伊胺基醇类化合物。 8 固体酸碱在有机合成中的应用研究 磺氨酸催化的有机反应研究 。+ 岔掣一 ：囝 s c h e m e1 6 2 1 6 口一胺基膦酸酯的合成 d e s a i 【3 4 】小组最近报道了室温无溶剂条件下磺氨酸为催化剂通过三组分反应 合成了a 一胺基膦酸酯类化合物。 胃p r 4 二少r 1 + 旷眦- 咿三： 2 1 7m a n n i c h 反应 s c h e m e1 7 s ar 4 0 r o r 4 - - - - - - - -i r 1 个h 7 h 夏敏【3 5 】等在室温下可以实现丙酮、醛、含氟苯胺“一锅法刀反应，合成了一 系列矿氨基丁酮衍生物。 鸯毗c o + 叉邕产从科愈二 2 1 8 苯并占吨的合成 s c h e m e1 8 r a j i t h a 小组【3 司利用磺氨酸在无溶剂微波条件下催化一分子芳醛与两分子 矿萘酚缩合，在较短时间内一步合成了具有五个并环的占吨化合物。 a 吒h o + h 裂等。c o rs m w 2 4m i n s c h e m e1 9 9 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 3 参考文献 1 】田部浩三，小野嘉夫新固体酸和碱及其催化作用 m 】北京：化学工业出版社， 1 9 9 2 【2 】( a ) k a i l d a ，f a ；k i n g ，a j 一4 聊c 抛肌- 勤c1 9 5 l ，7 3 ，2 3 15 ；( b ) h 砒i s o n ，g s ； k y e ，y s ；p e 皿e r ，g h ；a n d i n ，m ；m o n e t t e ，m zp 矗声p 加丑2 0 0 2 ，jd 6 ， 1 0 2 8 5 【3 】w a l l g ，b j 5 咖纪旺2 0 0 5 ，13 4 2 【4 】，a i 培，b ；( ) u ，y l ；l u o ，c ；y 童m g ，t ；y 锄：坞，l m ；s u o ，j s 7 1 p 护口办p 西d 船上p 纪 2 0 0 4 ，4 5 ，3 3 6 9 【5 】n a g 删a n ，r ；m a g e s l l ，c j ；p e m m a l ，p t 跏砌甜纽2 0 0 4 ，6 9 6 】k 啪鸥r s ；唱a 喇a l l ，r ；v i j a y ，k ；p e r 啪a 1 ，p t 上p 髓d 停c 饧p 胍2 0 0 5 ，2 ， 4 5 8 7 】s i l l g h ，p r ；s i n g h ，d u ；s 锄肌t ，s d 跏弛纪2 0 0 4 ，1 9 0 9 8 】k o t l l a r k a r ，s a ；j “i l l a v ，m r ；n a g a w a d e ，r r ；b a h e k a r ，s s ；s h i n d e ，d b 三e 纪 d 瞎c 办p 肌2 0 0 5 ，2 ，6 6 2 9 】l i ，j t ；h a n ，j f ；y 抽g ，j h ；l i ，t s 【刀伊口s o 玎5 汤聍d c 办p 聊2 0 0 3 ，j d ，11 9 【1 0 】j i n ，t s ；z h 叽g ，s l ；z h 肌g ，s y ；g - u o ，j j ；l i ，t s zc 忍p 棚尺p 只2 0 0 2 ， 3 7 【1 1 w a l l g ，b ；m i l l g ，y l ；s h 眦，s j 死f 阳办p 咖d ，z 三p 纪2 0 0 3 ，4 4 ，5 0 3 7 【1 2 】g o n g ，w z ；w a n g ，b ；g 屿y l ；y a i l ，l a ；y a i l g ，l m ；s u o ，j s 跏确 ( t ”，竹“玎2 0 0 4 ，3 4 ，4 2 4 3 1 3 】7 a l 玛，b ；g u ，y l ；s o n g ，g y ；y a n g ，t ；y 知g ，l m ；s u o ，j s 朋扫正c 锄臼正 彳一( 冼p 聊2 0 0 5 ，2 3 3 ，1 2 1 1 4 】j i n ，t s ；s u i l ，g ；l i ，y w ；l i ，t s 研p e n 啪2 0 0 2 ，彳，2 5 5 【1 5 】g o n g ，w z ；w a n g ，b ；g u ，y l ；l ，l ；y a i l g ，l m ；s u o ，j s c 忍玩劬p 聊 三p 髓2 0 0 5 ，j 瓯7 4 7 1 6 】w a i l g ，b ；g u ，y l ；g o n g ，w z ；k a n g ，y r ；y a n g ，l m ；s u o ，j s z 台护口办8 d m 以三p 垃2 0 0 4 ，彳5 ，6 5 9 9 17 】w a i l g ，b ；g u ，y l ；y a i l g ，l m ；s u o ，j s ；k e n i c h i ，o c 口幻正三g 纪2 0 0 4 ，9 瓯7 0 1 0 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 【18 】d h 撕t a ，j u ；a l e s s a n d r o ，b ；r a c h e l e ，s ；g i a j l c a r l o ，c ；c r a v o t t o ，g 乃翮p 加刀三g 抛咒2 0 0 7 ，铝，8 31 8 ， 19 】c h a l ( r a b a r t y ，m k a n n a k a r ，s ；m u k h e i j i ，a ；觚m a ，s ；h 撕g a y a ，y 胁地，d c 沱s 2 0 0 6 ，钌，9 6 7 【2 0 z h a n g ，z h ；l i ，t s ；l i ，j j 勿刀c l j i p 肌。2 0 0 7 ，j 3 邑8 9 21 】a n ，l t ；z o u ，j p 丁台f 7 口向e d r ，o n p f t2 0 0 7 ，4 8 ，4 2 9 7 2 2 】d 础i ，h r ；m o h a n d e s s i ，s ；a 曲a p o o r ，k ；m o h s e n z a d e kf 胁正c 6 聊所材绝 2 0 0 7 ，邑3 8 9 2 3 】y a d a v ，j s ；a m e r ，h ；i t a o ，p p ；r a o ，r s ；n a g a i a h ，k ；p r a s a d ，a r 黝以 ( 乃所肌绷2 0 0 6 ，乃7 9 7 【2 4 】y a d a j s ；a m e r ，h ；r a o ，p p ；r a o ，r s ；n a g a i a h ，k ；p r a u s a d ，a r c 口纽五 ( 1 0 朋脚姗2 0 0 6 ，7 7 9 7 【2 5 p a t i l ，s b ；s h l g l l ，p r ；s u 印u r ，m p ；s 锄a n t ，s d 材加d 刀动2 0 07 ，睨51 5 2 6 】s i n g l l ，p r ；s i n 出d u ；s 瓤纽t ，s d 砂拧历，c d 聊7 ，2 甜绝2 0 0 5 ，3 5 ，2 13 3 2 7 l i ，w j ；l 氓x f ；厂觚g ，j ；l i ，g l ；、7 l 厂锄g ，y g 墨朋f 忍c d ， 脚姗2 0 0 5 ，3 5 ， 2 7 6 5 【2 8 】l i ，z j ；r e n ，x h ；w e i ，p ；w a n ，h g ；s l l i ，y h ；o u y a i l g ，p 函p p 甩鳓e 所 2 0 0 6 ，邑4 3 3 【2 9 】l i ，z j ；s u i l ，y ；r 肋，x ；w e i ，p ；s m ，y ；o u y a l l g ，p 跏彪f f 2 0 0 7 ，8 0 3 【3 0 削k b 吗h ；l a k s a r ，s ；s a m a d ，k ；m e h r d a d ，p ；灿i ，r m 死打口办p 办彻三p 批2 0 0 7 ， 锯4 0 5 9 【31 y 乏l d a v ，j s ；r a o ，p p ；s r e e n u ，d ；r 丑o ，r s ；k u m a r ，v n ；n a g a i 出，k ；p r a s a d ， a r 7 0 f m 向e 西d 刀三p 纪2 0 0 5 ，4 瓯7 2 4 9 【3 2 h e r a v i ，m ，m ；l e i kr ；f a t e m e h ，d ；f 呶i m e h ，f b z 胸国脚彳一劬p 册 2 0 0 7 ，2 7 瓯2 2 6 【3 3 k a i l l a l ，a ；p r a s a d ，b r ；r e d d y ，a m 国砌正c d m 聊2 0 0 7 ，墨18 7 6 【3 4 】m i t r a g o t r i ，s d ；p o r e ，d m ；d e s a i ，u v ；w a d g a o l l k 鸥p p 2 0 0 8 ，9 ，18 2 2 【3 5 x i a ，m ；l u ，y d ，j 叼扰d nc 庇e 聊2 0 0 6 ，j 2 7 ；111 9 【3 6 】r 勾i t l l 钆b ；k u m a r ，b s ；r e d d y ，y t ；r e d d y ，p n ；s r e e l l i v a s u l u ，n z 匆f 7 ( 珈p 咖d 以三p ，t2 0 0 5 ，4 6 ，8 6 91 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 1 引言 第二节磺氨酸催化的二苯甲醇的胺化反应 许多含c n 键的化合物具有生物活性，在医药、染料、精细化工等领域具有 重要的应用价值，特别是苄胺类化合物已应用于抗抑郁药物的合成。采用一般的 化学反应，胺类化合物通常需要多步合成才能得到，而醇的胺化反应可直接得到 新的胺类伢合物，该类反应符合原子经济性原则。随着环境保护压力的增大和全 社会对可持续稳定发展的需求增强，不断寻求经济、简洁、环境友好的催化剂来 合成重要的有机化合物，是近年来研究的热点。固体酸催化剂相对于过渡金属络 合物催化剂无论从经济角度考虑、还是从环境角度考虑都是有利的，固体酸催化 已成为绿色化学研究的重要内容之一。 2 文献综述 2 0 0 6 年法国的p r i m a 小组通过催化剂筛选发现用路易斯酸可以很好的催化 芳香醇与各种磺酰胺类化合物的胺化反应，以较好的产率得到了一系列苄胺类化 合物【1 1 。 t s n h 2 n a a u c l 45 c h 2 c 1 2 ，r t 卜归s 。罴嚣= s c h e m e2 0 1 2 固体酸碱在有机合成中的应用研究 磺氨酸催化的有机反应研究 2 0 0 7 年l i u 课题组报道了在5 0 。c 以a u c b 为催化剂催化了烯丙基醇与胺类 化合物和磺酰胺类化合物的反应，产率8 5 左右f 2 】。 h 也尝 8 5 2 0 0 7 年s h i b a s a l 【i 小组报道了烯醇类化合物与磺酰胺，环内酰胺及不饱和酰 胺等的取代反应【3 】。 一 p h 2 0 0 7 年b e l l e r 小组报道了苄醇类化合物与脂肪族和芳香族的胺类化合物的 取代反应【4 】。 p h 、 2 m o i 【r u 3 ( c o ) 】1 2 尸h 一c h 3 + r n h 2 一r h n 弋 h ol ( 6 m o i ) c h 3 1 3 姒 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 2 0 0 7 年，r e d d y 小组报道了炔醇类以及苄醇类化合物与各种磺酰胺和酰胺 类化合物的取代反应并以较好得率得到目标化合物 5 】o ， x - n h 2 m o c l 2 ( 5 m o i ) c h 2 c 1 2 r t n h x l r r = a i 时lo ra 哆lo ra i l 吖n y i ：x = p h s 0 2o rt s ，o rc b zo rb o c s c h e m e2 4 2 0 0 6 年日本的k 粕e d a 教授应用氢交换的蒙脱土h m o n t m o r i l l o n i t e 首次 报道了固体酸催化的分子间的取代胺化反应，催化剂的应用范围也很广泛，适用 于酰胺类，磺酰胺类及苯胺类，且产率达到了7 7 9 9 旧。 1 4 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 r l ，r 2 + 4 h r r 1 、n r 2 + h h - m o n t h v 6 竺 r 5 s e i e c t e dd o n o r s j r 2 r 1 一nr 4 1 卜_ r 3 r 2 - 一一v - 、 r 5 s e i e c t e da c c e p t o r s s c h e m e2 5 从以上的文献总结中我们可以发现醇的胺化反应主要集中在过渡金属的催 化，目前只有很少数的催化剂可以催化这个反应，而且催化剂的使用范围有限， 作为合成胺最具有吸引力的途径之一，发展新的催化剂能简洁、实用和高效的催 化氢胺化反应是迫切需要解决的问题，到目前为止还没有关于用固体磺氨酸催化 此类反应的报道。所以我们尝试用磺氨酸来实现分子间的胺化反应。 3 结果与讨论 告毋 妯矾 s c h e m e2 6 开始我们尝试在有溶剂条件下进行该反应。首先对二苯甲醇和对甲苯磺酰胺的 反应进行了研究。等当量的二苯甲醇和对甲苯磺酰胺，以磺氨酸为催化剂，分别 以甲醇、二氯甲烷、水、乙腈和二甲亚砜为溶剂加热回流条件下反应，但经过很 忡霹丫忡萃 + 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 长时间反应仍然进行的不完全，并且有一部分二苯甲醚生成。我们又加入过量的 磺酰胺，反应仍然不完全。当我们改为无溶剂条件加热时，反应很快进行完全， 产率也较高。这可能是无溶剂时的浓度效应。随后我们将底物进行了扩展，该条 件适合于二苯甲醇和1 苯乙醇与各种伯磺酰胺，酰胺类化合物的反应，但对于不 饱和酰胺和内酰胺，以及仲酰胺化合物反应比较复杂，效果不理想。该反应对于 其它脂肪醇反应不发生( t a b i e2 ，e n t r i e s1 7 ，1 8 ，1 9 ) 。我们在该条件下合成了一系 列新的胺类化合物。 斟h 文一心 r 1 - n h r 2 1 0 m o 阮s a 1 1 0o c s c h e m e2 7 t 乏l b l e2s ac a t a l y z e dd i r e c ta m i d a t i o no fb e 啦d r y la l c o h o l 1 6 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氢酸催化的有机反应研究 1 7 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 4 t h er c 硎o nw 弱c o m p l 锄6n 0r e a c t i o n 。i s o l a t e dy i c l d 4 结构鉴定 l h n t 忸i h 3 - 3 7 3 f i g 2 1 3 c n 蛐i 5 4 3 我们以化合物3 j 为例来说明产物的结构鉴定，1 hn m r 分析在1 3 4 处为一 个双重峰，3 个氢原子，对应于一c h 3 的氢。3 7 3 处为一个单峰，3 个氢原子，对 应于一o c h 3 的氢。4 3 8 处为一组五重裂分峰，1 个氢原子，对应于一c h 一的氢原 子。4 5 5 和4 7 1 处为分别为一个双重峰，对应于一c h 2 一的两个氢原子。5 0 3 部分 为一个双重峰，1 个氢原子，为一n h 一上的氢。其余的为苯环上面的氢原子。同时 1 8 洲下拍 e 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 1 3 cn m r 分析2 3 9 处为c h 3 上的碳j5 2 5 处为一c h 一碳，5 4 3 为一o c h 3 碳5 7 1 为一c h 。一上的碳。分子离子峰理论值为3 3 3 4 2 0 1 ，h r m s 分析该化合物的碎片峰 3 1 8 0 8 0 8 ，是分子离子峰脱掉一个一c h 3 所得。鉴于以上分析我们认为化合物3 j 的结构如上图所示。 5 实验部分 仪器：熔点( m p ) 用四川大学科仪厂的显微熔点测定仪测定，熔点未校正d 核磁由v a r i a n 切t yi n o v a4 0 0m i i z 核磁共振仪测试( 溶剂用c d c b ，内标 物用t m s ) 。质谱用m i c r o m a s st o f m s 测定。溶剂和试剂均为分析纯。 所用药品： 二苯甲醇甲磺酰胺乙酰胺邻甲酸甲酯苄磺酰胺 对甲苯磺酰胺1 苯乙醇苯甲酰胺邻硝基苯磺酰胺 n 苯基乙酰胺己内酰胺苯磺酰胺邻甲酸甲酯磺酰胺 烯丙酰胺 n ( 二苯甲基) 苯磺酰胺的合成 在2 5m l 干燥的圆底烧瓶中依次加入苯磺酰胺( o 3 2g ，2 0 0m m 0 1 ) 、二苯甲 醇( o 1 9g ，1 0 0m m 0 1 ) 、s a ( o 0 1g ，0 1 0m m 0 1 ) 加热至1 1 0 。c ，直到反应完全 ( t l c 跟踪) 。当反应结束时( t l c 监测) ，加入少量乙酸乙酯( 或二氯甲烷， 丙酮) 洗涤。将催化剂滤出，滤液收集浓缩用小层析柱分离( 展开剂： a c e t o n e ：p e t r o l e u me t h e r = 1 ：8v ，v ) 得到化合物3 a ，用类似的步骤可合成化合物 3 b 3 l 。 1 9 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 6 化合物的谱学数据 3 a ：m p 18 7 18 8 。c ，产率6 5 ；1 hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：万5 4 4 ( b r s ，1 h ，n h ) ， 5 6 0 ( d ，= 7 2h z ，1 h ，c i i ) ，7 1 0 一7 6 7 ( m ，1 5 h ，a r h ) 1 3 cn m r ( 1 0 0m h z ，c d c b ) ： 巧6 1 8 ，1 2 7 6 ，1 2 7 8 ，1 2 8 0 ，1 2 9 0 ，1 2 9 2 ，1 3 2 8 ，1 4 0 8 ，1 4 0 9 3 b ：m p 1 6 2 一1 6 4 。c ，产率8 5 ；1 hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：62 3 7 ( s ，3 h ，c h 3 ) ， 5 1 2 ( d ，了= 6 3h z ，1 h ，n h ) ，5 。5 7 ( d ，了= 7 。1h z ，1 h ，c h ) 7 0 9 _ 7 2 6 ( m ，1 2 h ，心h ) ， 7 5 4 _ 7 5 7 ( d ，= 8 4h z ，2 h ，心h ) 1 3 c 瓜( 1 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：6 芝1 8 ，6 1 7 ，1 2 7 6 ， 1 2 7 7 ，1 2 7 9 ，1 2 8 9 ，1 2 9 1 ，1 2 9 7 ，1 3 7 8 ，1 4 0 9 ，1 4 3 5 ， 3 c ：m p 1 4 6 1 4 8 。c ，产率8 0 ；1 hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：j3 9 3 ( s ，3 h ，o c h 3 ) ， 5 7 2 ( d ，j = 9 1h z ，1 h ，c 田，6 9 0 ( d ，= 9 0h z ，1 h ，n h ) ，6 9 0 7 4 5 ( m ，1 2 h ，a m ) ， 7 6 4 7 7 1 ( m ，2 h ，心i i ) 1 3 cn m r ( 1 0 0m 】，c d c l 3 ) ：65 3 7 ，6 2 4 ，1 2 7 8 ，1 2 8 o ， 1 2 8 7 ，1 2 9 3 ，1 2 9 7 ，1 2 9 9 ，1 3 0 6 ，1 3 1 8 ，1 3 2 1 ，1 4 0 5 ，1 6 8 4 ；h i m i s ( e i ) ：c a l c df o r c 2 7 h 2 5 n 0 4 s 【m + 3 8 1 1 0 3 5 ，f o u i l d1 9 9 0 1 5 7 ，1 8 2 0 9 1 6 ( 1 0 0 ) 3 d ：m p 15 3 15 5 。c ，产率8 8 ；1 hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：62 61 ( s ，3 h ，c i l 3 ) ， 固体酸碱在有机合成中的应用研究 磺氨酸催化的有机反应研究 5 5 7 ( d ，= 6 9h z ，1 h ，n h ，) ，5 7 5 ( d ，= 7 5h z ，1 h ，c h ，) 7 2 6 7 3 7 ( m ，1 0 h ，堋) 1 3 cm r ( 1 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：否4 2 2 ，6 1 6 ，1 2 7 8 ，1 2 8 3 ，1 2 9 3 ，1 4 1 1 3 e ：m p 1 4 6 _ 1 4 8 。c ，产率8 9 ；1 hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：万3 7 8 ( s ，3 h ，o c h 3 ) ， 4 7 7 ( s ，2 h ，c h 2 ) ，5 3 5 ( d ，= 7 6h z ，1 h ，n h ) ，5 5 9 ( d ，= 8 0h z ，1 h ，c h ) ， 7 1 3 7 3 9 ( m ，1 3h ，心l i ) ，7 8 6 7 ，8 7 ( m ，1 h ，i i ) 1 3 c 恨( 1 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：6 5 2 7 ，5 7 6 ，6 1 8 ，1 2 7 8 ，1 2 8 o ，1 3 0 o ，1 3 0 4 ，1 3 1 2 ，1 3 1 5 ，1 3 2 5 ，1 3 3 6 ，1 4 1 9 ，1 6 8 1 3 f m p 1 2 6 1 2 8 。c ，产率8 5 ；1 hm 订r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：占5 7 3 ( d ，歹= 8 0h z ，1 h ， n e i ) ，5 9 6 j = 8 0h z ，1 h ，c h ) ，7 1 1 8 8 8 ( m ，1 4 h ，舡岣1 3 cn m r ( 1 0 0m h z ， c d c l 3 ) ：j6 2 2 ，1 2 2 9 ，1 2 7 o ，1 2 7 8 ，1 2 8 3 ，1 2 9 1 ，1 3 0 4 ，1 3 2 3 ，1 3 9 7 ，1 4 2 9 ，1 4 8 1 3 9 ：m p 1 7 4 - 1 7 5 。c ，产率9 0 ；1 h 卜m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：巧6 4 7 ( d ，t j r = 7 4h z ， 1 h ，c h ) ，6 8 3 ( d ，j = 7 8h z ，1 h ，n h ) ，7 2 8 7 51 ( m ，13 h ，心h ) ，7 8 2 7 8 3 ( m ，2 h ， 心h ) 1 3 cn m r ( 1 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：j5 7 9 ，1 2 7 5 ，1 2 7 9 ，1 2 8 0 ，1 2 9 0 ，1 2 9 1 ，1 3 2 1 ， 1 3 4 7 ，1 4 1 9 ，16 7 0 3 h ：m p 1 4 5 1 4 7 。c ，产率7 0 ；1 hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：62 0 3 ( s ，3 h ，c h 3 ) ， 6 2 5 ( s ，1 h ，c h ) ，7 2 l 一7 3 4 ( m ，1 0 h ，缸h ) 1 3 cn m r ( 1 0 0 珏k ，c d c l 3 ) ：占2 3 8 ，5 7 4 ， 2 l 固体酸碱在有机合成中的应用研究磺氨酸催化的有机反应研究 1 2 7 9 ，1 2 8 0 ，1 2 9 1 ，1 4 2 o ，1 7 0 0 3 i ：m p 1 0 3 1 0 5 。c ，产率6 9 ；1 hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：61 4 2 ( d ，j = 7 2h z ，3 h ， c h 3 ) ，4 4 7 4 5 4 ( m ，1 h ，c h ) ，5 7 1 ( d ，= 7 2h z ，1h ，n h ) ，7 10 7 1 6 ( m ，5 h ，a r h ) ， 7 3 3 7 4 8 ( m ，3 h ，m h ) ，7 7 5 ( m ，2 i ，1 3 cn m r ( 1o o 舭，c d c l 3 ) ：62 3 9 ，5 4 o ， 1 2 6 4 ，1 2 7 2 ，1 2 7 6 ，1 2 8 7 ，1 2 9 o ，1 3 2 5 ，1 4 0 1 ，1 4 2 2 3 j ：“g h ty e l l o wo i l ，产率7 0 ；1 hn m r ( 4 0 0m h z ，c d c l 3 ) ：61 3 4 ( d ，= 6 8h z ，3 h ， c h 3