機械化學(xué)在酰胺化反應(yīng)中的應(yīng)用

1、機械化學(xué)技術(shù)應(yīng)用于無溶劑反應(yīng) 機械化學(xué)在酰胺化反應(yīng)中的應(yīng)用機械化學(xué)在酰胺化反應(yīng)中的應(yīng)用 2015.11.25 Contents 目錄 * 01 研究背景 02 技術(shù)應(yīng)用案例 03 總結(jié)與討論 Contents 目錄 * 01 研究背景 02 技術(shù)應(yīng)用案例 03 總結(jié)與討論 01 研究背景 4 1.1機械研磨化學(xué)機械研磨化學(xué) 研磨：研缽、球磨（旋轉(zhuǎn)方式、振蕩方式和水平運 動方式） 無溶劑化學(xué)：主要是通過研磨、光、熱、微波以及 超聲等方法，在不加溶劑或加入微量溶劑并且固體 物直接接觸的條件下，來進行化學(xué)反應(yīng)。 特點：不使用任何溶劑,反應(yīng)物都保持很大的濃度,加 快反應(yīng)速度,簡化后處理過程 機械研磨反

2、應(yīng)能夠使反應(yīng)物更充分地混合,能夠更大 程度地增大反應(yīng)物的接觸面,反應(yīng)過程中溫度和壓力 的變化也會提高其反應(yīng)活性,從而提高反應(yīng)速率。 操作簡單，反應(yīng)時間短，能得到新穎的結(jié)果 綠色合成反應(yīng)新選擇 01 研究背景 謝東等.淺談綠色化學(xué)中的無溶劑反應(yīng)J.安徽農(nóng)學(xué)通報,2009,15(1):219-221. 5 1.2酰胺化反應(yīng)酰胺化反應(yīng) 酰胺類化合物是廣泛應(yīng)用的化工原料,也是合成農(nóng)用 化學(xué)品、醫(yī)藥品、燃料以及色素的重要中間體,并且 在有機合成中也有重要的應(yīng)用。 蛋白質(zhì)、尿素、青霉素G分子、生物堿 01 研究背景 申小霞.酰胺類化合物的合成研究D.甘肅:蘭州大學(xué),2009. 6 1.2酰胺化反應(yīng)酰胺化反

3、應(yīng) 缺點：比如活化的羧酸衍生物不穩(wěn)定,反應(yīng)時間長,產(chǎn) 率較低,反應(yīng)中產(chǎn)生大量的有毒有害物質(zhì),反應(yīng)條件較 苛刻且后處理繁瑣等 酰胺類化合物是廣泛應(yīng)用的化工原料,也是合成農(nóng)用 化學(xué)品、醫(yī)藥品、燃料以及色素的重要中間體,并且 在有機合成中也有重要的應(yīng)用。 蛋白質(zhì)、尿素、青霉素G分子、生物堿 合成：傳統(tǒng)方法是采用羧酸及其衍生物(如酰氯、酸 酐等)與胺的縮合 新的合成方法：過渡金屬催化的酰胺化反應(yīng) 用疊氮化物代替胺類進行的酰胺化反應(yīng) 氧化酰胺化反應(yīng) 問題：價格昂貴、有毒試劑的使用、反應(yīng)時間普遍 較長 01 研究背景 申小霞.酰胺類化合物的合成研究D.甘肅:蘭州大學(xué),2009. 7 1.2酰胺化反應(yīng)酰胺化

4、反應(yīng) 01 研究背景 申小霞.酰胺類化合物的合成研究D.甘肅:蘭州大學(xué),2009. 1.活性酯法 合成酰胺的通用方法是 先活化羧基，然后再與 胺反應(yīng)得到酰胺 酸與氯甲酸乙酯或異丁酯反應(yīng) 生成混合酸酐，而后再與胺反 應(yīng)得到相應(yīng)的酰胺 8 1.2酰胺化反應(yīng)酰胺化反應(yīng) 01 研究背景 申小霞.酰胺類化合物的合成研究D.甘肅:蘭州大學(xué),2009. 2.碳二亞胺類縮合劑法 縮合劑： 活化劑： 一般投料必須在零下 2030下進行，并 在此溫度下攪拌近一 小時后再室溫攪拌， 否則其會引起氨基酸 的消旋化。 羧酸先和EDC(縮合 劑）生成加成中間體， HOBt（活化劑）在 和這個加成中間體反 應(yīng)得活性酯，該酯

5、再 與胺反應(yīng)就轉(zhuǎn)化為酰 胺了 后處理繁瑣 產(chǎn)率低 活化的羧酸衍生物不穩(wěn)定 條件苛刻 9 1.2酰胺化反應(yīng)酰胺化反應(yīng) 01 研究背景 申小霞.酰胺類化合物的合成研究D.甘肅:蘭州大學(xué),2009. 過渡金屬催化 疊氮化物替代胺類 價格昂貴 有毒試劑的使用 反應(yīng)時間普遍較長 Contents 目錄 * 01 研究背景 02 技術(shù)應(yīng)用案例 03 總結(jié)與討論 02 技術(shù)應(yīng)用案例 11 02 技術(shù)應(yīng)用案例 以芳胺( 1a 1l) 和甲酸( 2) 為原料，硅膠( 100 目 200 目) 為助磨劑，在無催化劑、無溶劑 條件下，采用球磨法合成 朱興一等.球磨法合成甲酰胺類化合物J.合成化學(xué)，2014,22（2

6、）：250-252. 由于底物大多為液體， 直接加入球磨罐中整個 體系不均勻，底物間接 觸不充分，加入適量的 助磨劑使液體底物研磨 更充分，有利于收率的 提高 向球磨罐中依次加入適量的鋼珠，硅膠3 g密封球磨罐，置反應(yīng)器中，于25反應(yīng) 20 min 45 min( TLC 監(jiān)測) 。 用乙酸乙酯萃取，用飽和NaHCO3溶液洗滌，無水Na2SO4干燥 經(jīng)硅膠柱層析純化 12 02 技術(shù)應(yīng)用案例 朱興一等.球磨法合成甲酰胺類化合物J.合成化學(xué)，2014,22（2）：250-252. 在最佳反應(yīng)條件1a 5 mol，n( 1) n( 2) =1 3，硅膠3 g，于25 反應(yīng)20 min 45 min

7、 下，收率80% 97%。 13 02 技術(shù)應(yīng)用案例 朱興一等.球磨法合成甲酰胺類化合物J.合成化學(xué)，2014,22（2）：250-252. 底物擴展 連有供電子取代基的苯胺( 1b 1e) 與2 反應(yīng)，較高的產(chǎn)率。 這是由于供電子效應(yīng)使苯胺 上氮的電負性增強，有利于進攻 甲酸的缺電子碳。 說明該方法對于苯胺有很 高的適用性！ 14 02 技術(shù)應(yīng)用案例 Oxone（potassium peroxymonosulfate,2KHSO5.KHSO4.K2S04)是一種混合物,其有效成分是過 硫酸氫鉀。作為一種有效的氧化劑,由于其多用性,良好的穩(wěn)定性,易處理性,無毒性,且廉價易得,在有 機合成中得到

8、廣泛應(yīng)用 原料：亞胺、Oxone（過硫酸氫鉀復(fù)合鹽) 儀器設(shè)備:MM200機械研磨機 反應(yīng)時間為60分鐘 振動頻率為30Hz 硅膠柱層析分離 產(chǎn)率77% 芳醛和芳胺很容易結(jié)合為亞胺，改用醛和胺作為起始底物,嘗試用一鍋法來實現(xiàn)酰胺化反應(yīng) 高杰.機械研磨條件下鹵化、酰胺化和環(huán)加成反應(yīng)的研究D.北京:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2009. 15 02 02 技術(shù)應(yīng)用案例 干燥劑的加入：分子篩到無水硫酸鎂，無水硫酸鎂效果更好， 產(chǎn)率達到75% 在有機相中的反應(yīng)：乙睛和甲苯中,結(jié)果發(fā)現(xiàn)都非常差 其它的氧化劑：如過硫酸鉀(K2S208)和碘(I2),也進行了嘗試,完全沒有反應(yīng) 氧化劑的量：降低等當(dāng)量，產(chǎn)率明顯降低 最佳反應(yīng)條件：1.0equlv的醛,1.0equlv的胺,1.0equiv的硫酸鎂和2.0equiv的Oxone,反應(yīng)時間為1.5小時, 振動頻率為30Hz。 高杰.機械研磨條件下鹵化、酰胺化和環(huán)加成反應(yīng)的研究D.北京:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),2009. 16 02 02 技術(shù)應(yīng)用案例 芳醛的電子效應(yīng)因素對反應(yīng)有著決定性的影響。 底物范圍拓展 對于取代的芳 胺,無論是供電 子基團還是吸 電子基團反應(yīng) 活性沒有明顯 差異 但對于取代的 芳醛,則是具有 吸電子基團的 效果更好 空間位阻 Contents 目錄 * 01 研究背景 02 技術(shù)應(yīng)用案例