二氧化碳促进的对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯的合成

二氧化碳促进的对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯的合成目录摘要 [24]。合成路径如图所示：目标产物物的合成：合成对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯的实验步骤将亚硫酸钠（2.5g,0.02mol,2eq）、碳酸氢钠（1.68g,0.02mol,2eq）和对氰基苯磺酰氯（0.01mmol,1eq）溶于蒸馏水（9.6ml）中，反应混合物在80℃下搅拌4h，冷却至室温后，隔夜冻干除去水分，用乙醇（25ml）提取白色残渣，就可以得到所需要的对氰基苯亚磺酸钠。在室温下，往高压反应釜中依次加入称取对氰基苯亚磺酸钠（37.8mg、0.2mmol）、丙炔酸乙酯(68.67mg、0.7mmol)，量取0.5mL水，二氧化碳压力为0.3Mpa，干净的小磁石，；然后将反应釜放入水温为60℃的智能磁力搅拌器中反应20min(TLC检测反应)。反应停止后，冷却至室温，将反应釜中的溶液倒入分液漏斗中并加10mL，然后用二氯甲烷（3*10mL）萃取,合并有机相，用硫酸镁干燥、抽滤，得到滤液；所得的滤液需在40℃左右进行减压浓缩至无溶剂，初步得到粗产品。最后，用快速柱层析（硅胶柱），选择合适体积比的混合洗脱剂（石油醚和乙酸乙酯的体积比）冲洗粗产品，得到(Z）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯和（E）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯。称重，计算产率，并将产品进行表征。产品纯化将得到的滤液转移到100mL单颈茄型瓶中，经过减压浓缩得到粗产品后，往单颈茄型瓶中加入2-3勺硅胶粉，放在旋转蒸发仪上旋干；然后用刮刀刮净茄型瓶中固体，用称量纸将固体转移到已装好的层析柱中，选择合适的洗脱剂冲洗粗产品，并收集产物。将收集到的产物用旋转蒸发仪旋干后，再用真空泵抽干，得到纯产品。产品的表征收集已纯化后的各实验产品，用核磁共振（NMR）测产品氢谱和碳谱图，并通过红外和质谱分析得出产品类型。第3章结果与讨论反应温度对收率的影响首先，称取对氰基苯亚磺酸钠（37.8mg、0.2mmol）、丙炔酸乙酯(68.67mg、0.7mmol)，量取0.5mL水，干净的小磁石，二氧化碳压力为0.3MPa依次加入到高压反应釜中（室温下）；然后分别放入水温为40℃、50℃、60℃、65℃、70℃、80℃的智能磁力搅拌器中反应20min(TLC检测反应)。反应停止后，冷却至室温，将圆底烧瓶中的溶液倒入分液漏斗中并加10mL，然后用二氯甲烷（3*10mL）萃取,合并有机相，用硫酸镁干燥、抽滤，得到滤液；所得的滤液需在40℃左右进行减压浓缩至无溶剂，初步得到粗产品。最后，用快速柱层析（硅胶柱），选择合适体积比的混合洗脱剂（石油醚和乙酸乙酯的体积比）冲洗粗产品，得到(Z）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯和（E)式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯。称重，计算产率，结果见表3.1。表3.1反应温度对收率的影响Table3.1Theeffectofreactiontemperatureonyield反应温度/℃405060657080产率/%456687838180收率/%（Z:E=）14:161:580:774:971:1017:3从表3.1可知，随反应温度的升高，使反应物之间更加充分反应，收率有所变化。当反应温度从40℃增加到60℃时，顺式产物收率增加了38%；当反应温度从60℃增加80℃时，顺式产物收率降低了12%。随着反应温度升高，副反应增加明显，反应温度从40℃增加到80℃时，反式产物收率增加了9%。所以反应温度选择60℃最为适宜。反应时间对收率的影响首先，称取对氰基苯亚磺酸钠（37.8mg、0.2mmol）、丙炔酸乙酯(68.67mg、0.7mmol)，量取0.5mL水，干净的小磁石，二氧化碳压力为0.3MPa依次加入到高压反应釜中（室温下）；然后将反应釜放入水温为60℃的智能磁力搅拌器中分别反应5min、10min、20min、30min、40min(TLC检测反应)。反应停止后，冷却至室温，将反应釜中的溶液倒入分液漏斗中并加10mL，然后用二氯甲烷（3*10mL）萃取,合并有机相，用硫酸镁干燥、抽滤，得到滤液；所得的滤液需在40℃左右进行减压浓缩至无溶剂，初步得到粗产品。最后，用快速柱层析（硅胶柱），选择合适体积比的混合洗脱剂（石油醚和乙酸乙酯的体积比）冲洗粗产品，得到(Z）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯和（E）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯。称重，计算产率，结果见表3.2。表3.2反应时间对收率的影响Table3.2Theeffectofreactiontimeonyield反应时间/min510203040产率/%5172878586收率/%（Z:E=）16:167:580:777:877:9从表3.2可知，随反应时间的延长，使反应物之间更加充分反应，收率逐渐增大，当反应时间从5min增加到20min时，顺式产物收率增加了32%；而当反应时间从20min增加30min时，顺式产物收率降低了3%，再反应时间延长，顺式产物收率变化不明显，说明这个反应基本完全，所以反应时间选择20min为好。对氰基苯亚磺酸钠与丙炔酸乙酯的摩尔比对收率的影响首先，称取对氰基苯亚磺酸钠（37.8mg、0.2mmol）、丙炔酸乙酯(0.4mmol、0.6mmol、0.7mmol、0.8mmol、0.9mmol)，量取0.5mL水，干净的小磁石，二氧化碳压力为0.3MPa依次加入到高压反应釜中（室温下）；然后将反应釜放入水温为60℃的智能磁力搅拌器中反应20min(TLC检测反应)。反应停止后，冷却至室温，将反应釜中的溶液倒入分液漏斗中并加10mL，然后用二氯甲烷（3*10mL）萃取,合并有机相，用硫酸镁干燥、抽滤，得到滤液；所得的滤液需在40℃左右进行减压浓缩至无溶剂，初步得到粗产品。最后，用快速柱层析（硅胶柱），选择合适体积比的混合洗脱剂（石油醚和乙酸乙酯的体积比）冲洗粗产品，得到(Z）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯和（E）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯。称重，计算产率，结果见表3.3。表3.3反应物摩尔比对收率的影响Table3.3Theeffectofmolarratioofreactantonyield反应物摩尔比1:21:31:3.51:41:4.5产率/%4973878583收率/%（Z:E=）45:467:680:776:975:8从表3.3可以得出，随反应物摩尔比的增加，使反应物之间更加充分反应，收率逐渐增大后减小。当反应物摩尔比从1:2增加到1:3.5时，顺式产物收率增加了35%；而当反应物摩尔比从1:3.5增加1:4时，顺式产物收率降低了4%，再增加反应物摩尔比，顺式产物收率仍降低了1%，随反应物摩尔比的增加，顺式产物收率变化不明显，反应物摩尔比从1:3.5以后，再增加反应物摩尔比，收率仍然相差不大，所以反应物摩尔比选择1:3.5为好。溶剂种类对收率的影响首先，称取对氰基苯亚磺酸钠（37.8mg、0.2mmol）、丙炔酸乙酯(68.67mg、0.7mmol)，分别加0.5mL的EtOH、EtOAc、H2O、CH2Cl2、MeOH，干净的小磁石，二氧化碳压力为0.3MPa依次加入到高压反应釜中（室温下）；然后将反应釜放入水温为60℃的智能磁力搅拌器中反应20min(TLC检测反应)。反应停止后，冷却至室温，将反应釜中的溶液倒入分液漏斗中并加10mL，然后用二氯甲烷（3*10mL）萃取,合并有机相，用硫酸镁干燥、抽滤，得到滤液；所得的滤液需在40℃左右进行减压浓缩至无溶剂，初步得到粗产品。最后，用快速柱层析（硅胶柱），选择合适体积比的混合洗脱剂（石油醚和乙酸乙酯的体积比）冲洗粗产品，得到(Z）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯和（E）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯。称重，计算产率，结果见表3.4。表3.4溶剂种类对收率的影响Table3.4Theeffectofsolventtype

onyield溶剂种类EtOHEtOAcH2OCH2Cl2MeOH产率/%3450872945收率/%（Z:E=）31:315:180:727:213:2从表3.4可知，在反应溶剂种类不同的条件下，目标产物的收率也不同。从数据上可以得出，当反应溶剂为水时，顺式产物收率最佳，所以溶剂选择水最为适宜。水的体积对收率的影响首先，称取对氰基苯亚磺酸钠（37.8mg、0.2mmol）、丙炔酸乙酯(68.67mg、0.7mmol)，水(0.2mL、0.5mL、1mL、2mL、4mL)，干净的小磁石，二氧化碳压力为0.3MPa依次加入到高压反应釜中（室温下）；然后将反应釜放入水温为60℃的智能磁力搅拌器中反应20min(TLC检测反应)。反应停止后，冷却至室温，将反应釜中的溶液倒入分液漏斗中并加10mL，然后用二氯甲烷（3*10mL）萃取,合并有机相，用硫酸镁干燥、抽滤，得到滤液；所得的滤液需在40℃左右进行减压浓缩至无溶剂，初步得到粗产品。最后，用快速柱层析（硅胶柱），选择合适体积比的混合洗脱剂（石油醚和乙酸乙酯的体积比）冲洗粗产品，得到(Z）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯和（E）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯。称重，计算产率，结果见表3.5。表3.5水的体积对收率的影响Table3.5Theeffectof

thevolumeofwateronyield水的体积/mL0.20.5124产率/%7887837977收率/%（Z:E=）12:180:775:870:967:10从表3.5可以得出，随着水的体积的下降，收率逐渐变化，当水的体积为0.5mL时，顺式产物收率最佳，再随着水用量的增加，生成的反式产物增多，且在碱性条件下，对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯会发生水解，导致收率降低，所以水的体积为0.5mL时最为适宜。催化剂用量(二氧化碳压力)对收率的影响在室温下，往高压反应釜中依次加入对氰基苯亚磺酸钠（37.8mg、0.2mmol）、丙炔酸乙酯(68.67mg、0.7mmol)，水(0.5mL)，二氧化碳压力分别为0.1Mpa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa。然后将反应混合物在60℃下，搅拌反应时间分别为1h。然后停止反应，冷却，加10mL水，用二氯甲烷(10mL)萃取三次，合并有机相，硫酸镁干燥、抽滤，所得滤液在40℃下进行减压浓缩至无溶剂，得到粗产物。最后用石油醚和乙酸乙酯的混合洗脱剂冲洗(石油醚与乙酸乙酯体积比5:1)，快速柱层析(硅胶柱)得到对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯，计算收率，结果见表3.4。表3.4催化剂用量对收率的影响催化剂用量/MPa0.10.20.30.40.5产率/%5677878386收率/%（Z:E=）51:571:680:778:978:10从表3.4可知，在催化剂用量不同的条件下，目标产物的收率也不同。从数据上可以得出，当催化剂用量为0.3MPa时，顺式产物收率最佳，所以催化剂用量选择0.3MPa最为适宜。最优条件下的平行实验验证首先，对氰基苯亚磺酸钠（37.8mg、0.2mmol）和丙炔酸乙酯(68.67mg、0.7mmol)的摩尔比为1:3.5，量取0.5mL水，干净的小磁石，0.3MpaCO2依次加入到高压反应釜中（室温下）；然后将反应釜放入水温为60℃的智能磁力搅拌器中反应20min(TLC检测反应)。反应停止后，冷却至室温，将圆底烧瓶中的溶液倒入分液漏斗中并加10mL，然后用二氯甲烷（3*10mL）萃取,合并有机相，用硫酸镁干燥、抽滤，得到滤液；所得的滤液需在40℃左右进行减压浓缩至无溶剂，初步得到粗产品。最后，用快速柱层析（硅胶柱），选择合适体积比的混合洗脱剂（石油醚和乙酸乙酯的体积比）冲洗粗产品，得到(Z）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯和（E）式对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯。称重，计算产率，结果见表3.6。表3.6最优条件下的平行实验验证Table3.6Theoptimalconditionsofparallelexperiments实验组号1234平均产率/%8787878787收率/%（Z:E=）80:780:780:780:780:7产品表征实验产品的氢谱分析图3.1实验产品的氢谱分析图3.1实验产品的氢谱分析Figure3.11HNMRanalysisofexperimentalproducts1HNMR(400MHz,CDCl3)δ8.08(d,J=8.8Hz,2H),7.80(d,J=8.8Hz,2H),6.56(d,J=11.2Hz,1H),6.49(d,J=11.6Hz,1H),4.30(q,J=7.2Hz,2H),1.31(t,J=7.2Hz,3H)由图分析可知：8.09ppm–8.07ppm为2、4号氢的化学位移，7.81ppm–7.79ppm为1、3号氢的化学位移，6.56ppm为5号氢的化学位移，6.49ppm为6号氢的化学位移，4.30ppm为7号氢的化学位移，1.31ppm为8号氢的化学位移。实验产品的碳谱分析图3.2实验产品的碳谱分析Figure3.213CNMRanalysisofexperimentalproducts13CNMR(100MHz,CDCl3)δ163.5,143.6,134.5,134.0,133.0,128.9,117.7,117.0,62.4,13.9.由图分析可知：163.5ppm为羰基碳（即10号碳）的化学位移，143.6ppm为7号碳的化学位移，134.5ppm为号碳的9化学位移，134.0ppm为1号碳的化学位移，133.0ppm为2号碳的化学位移，128.9ppm为8号碳的化学位移，117.7ppm为3、5号碳的化学位移，117.0ppm为号4、6碳的化学位移，62.4ppm为11号碳的化学位移，13.90ppm为12号碳的化学位移。实验产品的红外数据IR:2987,1735,1326,1150,740,702.实验产品的质谱数据MS(ESI,m/z)288(M+Na+);HRESIMSCalcdfor[C12H11NaNO4S]+(M+Na+)288.0301,found288.0309.第4章结论本文发展了一种通过一锅合成对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯新方法，实验结果表明，反应的最优条件为：对氰基苯亚磺酸钠（37.8mg、0.2mmol）和丙炔酸乙酯(68.67mg、0.7mmol)，反应温度60℃、反应时间20min、反应物摩尔比选择1:3.5、溶剂水的体积为0.5mL，压强为0.3MPa。在此条件下对氰基苯磺酰基丙烯酸乙酯收率为87%，Z/E=80:7。所得化合物通过核磁共振氢谱及核磁共振碳谱表征，确定为目标产物。参考文献：陈子扬.浅析绿色化学在有机化学化工中的应用[J].科技风,2020(03):147.Anastas,PT,Warner,JC.GreenChemistry:TeoryandPractice[M].OxfordUniversityPress,Oxford,UK.1998,15-21.冯晓娜.国内分子筛催化剂的应用进展[J].化工设计通讯,2018,44(11):134.范红显,孙晓凤,贾霏,戴光榜.固体超强酸催化剂在生物质降解中的研究进展[J].精细与专用化学品,2013,21(06):46-50.罗海南,孙艳雪.杂多化合物在催化反应中的应用研究[J].枣庄学院学报,2011,28(05):134-137.夏亚穆,李晨晨,张怀征.酶工程方法在有机反应中的应用进展[J].化学与生物工程,2015,32(11):6-9+17.BreslowR,MaitraU,RideoutD,SelectiveDiels-alderReactionsinAqueousSolutionsandSuspensions[J].TetrahedronLett.,1983,24,1901-1904.黄勤安.磺酰脯氨酰胺水相不对称催化Aldol反应[J].巢湖学院学报,2008(03):96-99.AmedjkouhM.Primaryaminecatalyzeddirectasymmetricaldolreactionassistedbywater[J].tetrahedronasymmetry,2005,16(8):1411-1414.LI,K.;HE,T.;LI,C.;FENG,X.-W.;WANG*,N.;YU,X.-Q.;GreenChem.11(2009)6,777-779.C.-T.Changetal./TetrahedronLetters47(2006)9257–9259GholinejadM,BahramiM,Nájera,Carmen.Afluorescenceactivecatalystsupportcomprisingcarbonquantumdotsandmagnesiumoxidedopingforstabilizationofpalladiumnanoparticles:ApplicationasarecoverablecatalystforSuzukireactioninwater[J].MolecularCatalysis,2017,433:12-19.JoseElqureoet.al,”TheTautomerismHeterocycles”AdvancesinHeterocylicCheristrySupplementAcademicPress[M],NewYork.1976.ConlonDA,PipikB,FerdinandS,etal.Suzuki-Miyauracross-couplingwithquasi-heterogeneouspalladium[J].Adv.Synth.Catal.,2003,345:931-935.BahramiK,KhodaeiM,KavianiniaI.ASimpleandEfficientOne-PotSynthesisof2-SubstitutedBenzimidazoles[J].Synthesis,2007,2007(04):547-550.MAdib,MMahdavi,LGZhuetal.Tetrahed.Lett.2010,51：27-29.M.Niestroj,W.P.Neumann,Olaf.Thies.Chem.Ber.1994,127,1131-1136.XuZ,LinL,XuJ,etal.AsymmetricAdditionofPhenylacetylenetoAldehydesCatalyzedbyβ-SulfonamideAlcohol-TitaniumComplex[J].cheminform,2006,348(4-5):506-514.ChoiJK,ChungIB,LeeJC,etal.Processforthepreparationofsulfonylureaderivativesandintermediatesforthisprocess:EP2001.张云云,制备碘磺隆的新工艺[J].农药,200