二苯基丙烯酮

1、二苯基丙烯酮，又叫查耳酮，是合成黃酮類化合物的重要中間體，其廣泛的存在于自 然界中，在許多文獻(xiàn)中都有過從天然產(chǎn)物中分離提取查爾酮的報(bào)道1。它對(duì)植物抵抗疾病、寄生蟲等起重要作用。其本身也有重要的藥理作用。由于其分子結(jié) 構(gòu)具有較大的柔性，能與不同的受體結(jié)合，因此具有廣泛的生物活性2,3 0由于其顯著的生 物藥理活性及獨(dú)特的可塑性結(jié)構(gòu),近年來引起了化學(xué)工作者的研究興趣。女口： Laliberte R. 報(bào)道了查耳酮的抗曉蟲作用4;程桂芳，何克勤等在1996年報(bào)道了查爾酮的抗過敏性作 用5,表現(xiàn)了多種藥理作用。DE VINCENZOR等在2000年發(fā)現(xiàn)了類黃酮化合物中的查爾 酮,具有化學(xué)預(yù)防和抗腫瘤活

2、性6-11。同時(shí)，它還可作為抗生素、抗瘧疾的藥物成分。因 此，查耳酮化合物在醫(yī)藥化學(xué)方面有廣泛的用途。具有C=C-C=O結(jié)構(gòu)的查耳酮化合物，和兩端的苯環(huán)形成一個(gè)大的n鍵。當(dāng)受到光 波的照射后，電子在一定方向上發(fā)生移動(dòng)，產(chǎn)生超極化效應(yīng)；此時(shí)的n電子趨于離域， 往往表現(xiàn)出較大的非線性光學(xué)效應(yīng)。因而，這一類的化合物在非線性光學(xué)材料方面具有 廣泛的應(yīng)用前景。同時(shí)，查耳酮化合物還可以作為聚合物的支鏈，在液晶領(lǐng)域也有廣泛 的用途12,13。除此之外查爾酮還是一種重要的有機(jī)合成中間體，可用于香料和藥物等精細(xì)化學(xué)品的合成14。合成查爾酮的方法很多，經(jīng)典的合成方法是使用強(qiáng)堿如醇鈉或者強(qiáng)酸在無水乙醇中 催化苯乙酮

3、和苯甲醛的羥醛縮合，合成路線為：Scheme 1該反應(yīng)體系對(duì)設(shè)備腐蝕較大，產(chǎn)物不易分離且污染嚴(yán)重，且副反應(yīng)多，產(chǎn)率較低，產(chǎn) 率在 10% 70% 15。近年來也有報(bào)道采用金屬有機(jī)化合物、NaOH和1.2丁基2.3.2甲基六氟磷酸咪唑 鹽、KF2AI2O3等作為堿性催化劑在溶液中合成查爾酮，但催化劑制備較困難，價(jià)格比較 昂貴,反應(yīng)時(shí)間較長，且產(chǎn)率不高。隨著各種催化劑的不斷發(fā)現(xiàn)及對(duì)反應(yīng)條件的大量探索 查爾酮的合成方法已趨向于多樣化。其代表性的合成方法有：1.溶液合成2007年董秋靜等報(bào)道16:以苯甲醛和苯乙酮衍生物為原料，在氫氧化鈉乙醇水溶液中 室溫下制備了一系列的查爾酮衍生物。方法簡單，操作容易

4、，后處理方便，收率在60%90%之間,特別適合于羥基查爾酮的合成。合成路線為：Scheme 2R1COCH 32.微波合成自從Gedye等1986年將微波輻射用于有機(jī)合成反應(yīng)以來,微波技術(shù)在有機(jī)合成中催化劑加熱回流已得到了廣泛的應(yīng)用18,19。2007年朱鳳霞等20報(bào)道了用NaO作催化劑、無水乙醇作溶劑,在微波輻射條件下使乙 ?；F與芳醛發(fā)生縮合反應(yīng)以制備9個(gè)二茂鐵基查爾酮衍生物。反應(yīng)時(shí)間只需0. 5 4 min,產(chǎn)率61%84%之間,操作簡便。2006年徐洲21等報(bào)道了用2-羥基苯乙酮與取代苯甲醛在20%NaOH水溶液中，在四 丁基溴化銨(TB2AB)存在下,微波輻射37min,合成了

5、13種羥基查爾酮及其衍生物，收 率良好，在57%85%之間。反應(yīng)路線為：Scheme 42007年劉興利22等報(bào)道了以硝基苯乙酮和取代苯甲醛為原料，在微波輻射無溶劑條件下,以理想的產(chǎn)率得到9個(gè)查爾酮。操作簡單、反應(yīng)速度快、產(chǎn)率高，是一種合成查爾酮的好方法。合成路線為：OH O1 11CHO1OH OA20%NaOH/TBTA 尸rpiR微波3-7minRScheme 5微波干法與一般溶劑反應(yīng)方法比較具有的優(yōu)勢(shì)是：(1)不受溶劑活性因素的影響，可有效減少副反應(yīng)；(2)不受溶劑沸點(diǎn)、揮發(fā)性等因素影響，反應(yīng)可在較寬的溫度范圍內(nèi)進(jìn) 行；(3)反應(yīng)速度增大13374114倍,大大地縮短了反應(yīng)時(shí)間；(4)

6、目標(biāo)物的產(chǎn)率得到較大 的提高。微波干法反應(yīng)的產(chǎn)率在90%98%之間，而一般溶劑反應(yīng)的產(chǎn)率在57%82%之 間。因此微波干反應(yīng)法是合成查爾酮的一種對(duì)環(huán)境友好、簡便、高效、實(shí)用的好方法。3.相轉(zhuǎn)移催化劑合成2006年蔣新宇23等報(bào)道了以聚乙二醇(PEG)為相轉(zhuǎn)移催化劑進(jìn)行了苯甲醛與苯乙酮 的克萊森 施密特縮合反應(yīng)，在較優(yōu)化的合成條件下，查耳酮產(chǎn)率可達(dá)80%。4.綠色合成2006年段宏昌24等報(bào)道了以苯甲醛衍生物和苯乙酮為原料，弱堿碳酸鉀為催化劑，用十 六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)作相轉(zhuǎn)移催化劑，以水作溶劑于回流條件下反應(yīng) 6h,產(chǎn)率 高達(dá)90%o工藝具有反應(yīng)條件溫和、化學(xué)選擇性強(qiáng)、不用惰性氣體

7、保護(hù)、產(chǎn)物易分離、 合成方法簡單等優(yōu)點(diǎn)。合成路線為：Scheme 62006年吳浩25等報(bào)道了以離子液體1, 3-二丁基-2-甲基四氟硼酸咪唑鹽(dbmim BF4)為反應(yīng)溶劑，以水滑石作催化劑的綠色無污染合成查爾酮的新方法。查爾酮產(chǎn)率可以 達(dá)到98. 5%。反應(yīng)體系易于產(chǎn)物分離，離子液體和水滑石可以循環(huán)使用，具有高效、環(huán)RCHOOCHOR+ H2O綜上所述，對(duì)查爾酮類化合物合成方法的研究,人們已經(jīng)開展了較為深入系統(tǒng)的工水滑石dbmimBF4 343K境友好的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)綠色無污染合成。合成路線為Scheme 75.室溫下合成2008年黨珊26等報(bào)道了以未保護(hù)羥基的取代鄰羥基查爾酮 （1a1e

8、）和取代苯甲醛 （2f, 2 j, 2 l, 2p, 2 t）為原料，在稀NaOH /乙醇溶液中，室溫反應(yīng)，合成了 23種2 -羥基查爾 酮（3a3w,其中3d3w為新化合物），收率48%90%。合成路線為：Scheme 8此外，2007年楊金會(huì)27等報(bào)道了以2, 4, 6 -三羥基苯乙酮和對(duì)羥基苯甲醛為起始原 料,經(jīng)選擇性的甲基化，甲氧甲基化，羥醛縮合,還原,脫保護(hù)等反應(yīng)首次完成了 2, 4 - 羥基-4, 6-二甲氧基2二氫查爾酮的全合成，總收率40%。目標(biāo)產(chǎn)物具有抗氧化性。6.采用?；?、Fries重排和醇醛縮合反應(yīng)合成方法2008年石秀梅28等報(bào)道了利用間苯二酚作為起始原料，通過?；?/p>

9、、Fries重排、醇醛 縮合反應(yīng)合成中間體3, 5 -二羥基查爾酮，收率達(dá)80%。方法具有反應(yīng)時(shí)間短操作簡便、 收率較好等優(yōu)點(diǎn)。合成路線為：Scheme 97.其他合成方法2006年廖頭根29等報(bào)道了以3, 5 -二羥基苯甲酸為原料，分別經(jīng)酯化、甲氧甲基保護(hù) 或甲基化、酰肼化、氧化、醛酮縮合、脫保護(hù)基、O-基化或O-異戊烯基化等步驟，以5. 6% 46%的總收率合成了 8個(gè)未見文獻(xiàn)報(bào)道的查爾酮類化合物。早在1955年就有關(guān)于氮雜查爾酮合成的研究 30 .C.Marvel, L.E.ColemanandGRScotc 等人在研究氮雜查爾酮的合成中發(fā)現(xiàn)：苯乙酮與2-吡啶甲醛按照K.Chadwell

10、在文獻(xiàn)中所 報(bào)道的制備亞節(jié)基乙酞苯的方法31沒有制得氮雜查爾酮1,而分離得到了產(chǎn)物2和3。當(dāng)溶 劑中以乙醇為主時(shí)，以麥克爾加成型產(chǎn)物為主；當(dāng)溶劑中不含乙醇時(shí)，只得到了 3。作。隨著越來越多查爾酮化合物的發(fā)現(xiàn)，化學(xué)工作者的合成工作也越來越重，繼續(xù)深入研 O+CHOOOHOHOHO1N23究其構(gòu)效關(guān)系，尋求簡便易行的綠色合成方法，開發(fā)生理活性好、應(yīng)用前景好的該類化合 物將是今后的研究方向32。邁克爾加成反應(yīng)3333是指含活潑亞甲基的化合物與a &不飽和羰基化合物或a，叩不飽和羰酸酯、a，-不飽和腈在堿性催化劑作用下的共軛加成反應(yīng)，它是一類重要的形 成C-C鍵的有機(jī)反應(yīng)。邁克爾加成在有機(jī)合成中有著廣

11、泛的應(yīng)用，傳統(tǒng)上通常采用強(qiáng)堿 作為催化劑，一般需要控制好反應(yīng)條件，如果堿的用量過大，反應(yīng)溫度較高、反應(yīng)時(shí)間 較長，很容易產(chǎn)生供體的自縮合等副產(chǎn)物。邁克爾加成的機(jī)理33:在有機(jī)化學(xué)中,碳負(fù)離子與a，-不飽和共軛體系（醛、酮、酯、 腈和硝基化合物等）進(jìn)行的共軛邁克爾加成。通常把能夠形成親核性碳負(fù)離子的化合物 叫做給予體，而把親電的a，-不飽和共軛體系稱為接受體。一般用以下通式表示：（接受體）（給予體）其中，y代表能和C=C共軛的吸電子基團(tuán),如-CHO,-COR,-COOR,-CN和-N02等；HR代 表含有活潑氫的化合物，是給予體，包括Lewies質(zhì)子酸，含aH的醛、酮或酯以及1,3位 置上帶有吸

12、電子基團(tuán)的物質(zhì)（主要指后者）,女口：由于-COR,-COOR,-CN和-NO2的強(qiáng)吸電子性，致使活性亞甲基-CH2-中的碳原子 上的電子云密度較低，它們?cè)趬A的作用下，都容易失去質(zhì)子而形成比較穩(wěn)定的碳負(fù)離子 作為親核試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在邁克爾加成反應(yīng)中，常用的堿有氫氧化鈉（鉀）、乙醇鈉、 叔丁醇鉀、氨基鈉等強(qiáng)堿和三乙胺、六氫吡啶等弱堿。2003年Shimizu,K.1等嘗試采用Lewis酸做催化劑，效果也不是很理想。文獻(xiàn)中有關(guān) 邁克爾加成反應(yīng)的催化劑報(bào)道很多，主要有 AI2O3、K2CO3、銠配合物、釘配合物、粘 土負(fù)載溴化鎳等，但是許多反應(yīng)存在產(chǎn)率低，反應(yīng)時(shí)間長等缺點(diǎn)。近年來，離子液體作為環(huán)境

13、友好的溶劑和催化劑體系，其研究開發(fā)利用已越來越 受到世界各國催化界和石化行業(yè)界的密切關(guān)注，離子液體與傳統(tǒng)溶劑相比，具有一系列 特性，如低蒸汽壓、寬液態(tài)溫區(qū)、與反應(yīng)物具有良好的相溶性、操作處理方便、可循環(huán) 使用、分子具有可設(shè)計(jì)性、酸堿催化和相轉(zhuǎn)移催化等特性。在許多的有機(jī)反應(yīng)中，特別 是在催化反應(yīng)當(dāng)中，離子液體催化體系都表現(xiàn)出了很高的活性和選擇性。在催化和有機(jī) 合成領(lǐng)域中，離子液體酸催化一直扮演著極為重要的角色，而且堿性離子的催化應(yīng)用也開始有了一定的研究。基于上述：本文主要通過嘗試在不同溫度 （如20、40、60、80、100）、不同溶劑（如 COR.-COR /COOR/CN/NO2/CORCO

14、ORXCOORCOORCOOR二酮-酮酸酯丙二酸酯氰基乙酸酯硝基乙酸酯水、乙醇等）、不同堿（如Na2CO3、K2CO3、三乙胺等）及相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC條件下 查爾酮的反應(yīng)時(shí)間與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系，摸索出一種最佳的系列查爾酮的水相合成反應(yīng)條 件。同時(shí)用所得到的查爾酮與丙二酸二乙酯、氰乙酸乙酯、丙二氰在20、40、60、80、100時(shí)水相中用不同堿（如Na2CO3、K2CO3、三乙胺等）及相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）進(jìn)行 一系列不同的邁克爾加成，通過對(duì)比其反應(yīng)時(shí)間與轉(zhuǎn)化率曲線，得到最優(yōu)的水相邁克爾 加成條件。分離出的各產(chǎn)物通過測(cè)定熔點(diǎn)、紅外和紫外光譜加以表征；進(jìn)一步考察取代 基的電子效應(yīng)以及光譜學(xué)性質(zhì)上的規(guī)

15、律。第1章 查爾酮及氮雜查爾酮的合成1.1實(shí)驗(yàn)部分1.1.1實(shí)驗(yàn)藥品苯乙酮分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司吡啶酮分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司苯甲醛分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司3-硝基苯甲醛分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司4-硝基苯甲醛分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司4-溴苯甲醛分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司3，4-二氯苯甲醛分析純中科院上海有機(jī)所化學(xué)研究院3，4-二甲氧基苯甲醛分析純中科院上海有機(jī)所化學(xué)研究院碳酸鈉分析純上海大合化學(xué)品有限公司碳酸鉀分析純上海大合化學(xué)品有限公司氫氧化鈉分析純蚌埠化學(xué)試劑廠乙酸乙酯分析純無錫市亞盛化工有限公司石油醚分析純無錫市亞盛化工有限公司無水乙醇分析純無錫市亞盛

16、化工有限公司無水甲醇分析純蚌埠化學(xué)試劑廠1.1.2實(shí)驗(yàn)儀器FC-104型電子天平上海精密科學(xué)儀器有限公司天平儀器廠SHB- m A型循環(huán)水式多用真空泵河南省太康科教器材丿101-1型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠85 -1型磁力加熱攪拌器上海志威電器有限公司加熱套建湖縣盧溝電熱器廠接觸調(diào)壓器上海長江電氣設(shè)備集團(tuán)B型玻璃儀器氣流烘干器鄭州市上街華科儀器廠SY-1型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀南京衛(wèi)康科教器材丿薄層色譜用硅膠GF254青島海洋化工廠ZF-2型三用紫外儀上海市安亭電子儀器廠數(shù)字顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀北京福凱儀器有限公司EQUINOX55型傅立葉變換紅外光譜儀德國Bruker公司JK-50B型超聲波清洗器

17、合肥金尼克機(jī)械制造有限公司1.1.3實(shí)驗(yàn)原理反應(yīng)式：R-CHO +X=CH;X=NR=C6H5,R=3-NO 2C6H4,R=4-NO 2C6H4,R=4-BrC 6H4R=3.4-Cl 2C6H3,R=3.4-CH 2O2C6H3Scheme 1-1反應(yīng)機(jī)理:1.1.4實(shí)驗(yàn)方法? 查爾酮的合成向一 250ml圓底燒瓶中依次加入 20mmol的苯甲醛（或帶有不同取代基的苯甲醛 如：3-硝基苯甲醛，4-硝基苯甲醛，4-溴苯甲醛，3, 4-二氯苯甲醛，3, 4-二 甲 氧 基苯甲醛等）和20mmol苯乙酮，用150ml的水作為介質(zhì)，以8mmol的碳酸鈉（或碳酸 鉀及氫氧化鈉）為催化劑，在加熱攪拌下

18、反應(yīng)直至反應(yīng)結(jié)束。（具體根據(jù)薄層色譜分析/TLC來判斷原料是否反應(yīng)完全以及反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性）。反應(yīng)結(jié)束后靜置加冰冷卻OB1(B2)2XCH3Scheme 1-2結(jié)晶至有產(chǎn)物析出，將靜置液用抽濾瓶抽濾（在抽濾過程中可適當(dāng)加水沖洗）得到查爾 酮產(chǎn)物，收集固體產(chǎn)品烘干。精品可通過柱層析進(jìn)一步分離和提純。? 氮雜查爾酮的合成氮雜查爾酮的合成與查爾酮的合成方式基本相似：向一 250ml圓底燒瓶中依次加入 20mmol的苯甲醛（或帶有不同取代基的苯甲醛 如：3-硝基苯甲醛，4-硝基苯甲醛，4-溴苯甲醛，3, 4-二氯苯甲醛，3, 4-二 甲 氧 基苯甲醛等）和20mmol卩比啶酮，用150ml的水作為

19、介質(zhì)，以8mmol的碳酸鈉（或碳酸 鉀及氫氧化鈉）為催化劑，在加熱攪拌下反應(yīng)直至反應(yīng)結(jié)束。（具體根據(jù)薄層色譜分析/TLC來判斷原料氫化物是否反應(yīng)完全以及反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性）。反應(yīng)結(jié)束后靜置加冰冷卻結(jié)晶至有產(chǎn)物析出，將靜置液用抽濾瓶抽濾（在抽濾過程中可適當(dāng)加水沖洗）得 到氮雜查爾酮產(chǎn)物，收集固體產(chǎn)品烘干。精品可通過柱層析進(jìn)一步分離和提純。1.1.5薄層色譜分析（TLC）薄層色譜（Thin Layer Chromatography）又叫薄板層析，常用TLC表示，是色譜法中 的一種，是快速分離和定性分析少量物質(zhì)的一種很重要的實(shí)驗(yàn)技術(shù)， 屬固一液吸附色譜, 它兼?zhèn)淞酥V和紙色譜的優(yōu)點(diǎn)，一方面適用于

20、少量樣品（幾到幾微克，甚至0.01微克） 的分離；另一方面在制作薄層板時(shí)，把吸附層加厚加大，因此，又可用來精制樣品，此法特別適用于揮發(fā)性較小或較高溫度易發(fā)生變化而不能用氣相色譜分析的質(zhì)。此外，薄 層色譜法還可用來跟蹤有機(jī)反應(yīng)及進(jìn)行柱色譜之前的一種預(yù)試”。在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí),常利用薄層色譜觀察原料斑點(diǎn)的逐步消失來判斷反應(yīng)是否完成。TLC點(diǎn)樣說明圖1-1不同反應(yīng)時(shí)期TLC點(diǎn)板的現(xiàn)象:反應(yīng)液Q的樣品點(diǎn)板原料A的樣品點(diǎn)板標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品P的點(diǎn)板展開劑：PE:EA=5:1TLC點(diǎn)樣說明圖反應(yīng)液Q的樣品點(diǎn)板標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品P的點(diǎn)板1.2反應(yīng)影響因素分析1.2.1反應(yīng)影響因素確定本實(shí)驗(yàn)的主要影響因素有：原料配比、催化劑種類、

21、催化劑用量、反應(yīng)溶劑、反應(yīng) 溫度、攪拌速度等。在催化劑種類方面我們選擇碳酸鈉（或碳酸鉀）作為本實(shí)驗(yàn)的催化 劑。同時(shí)，攪拌速度在本實(shí)驗(yàn)中暫不做討論。由此，本實(shí)驗(yàn)主要需摸索量為：什么樣的原料配比最好、 怎樣的催化劑用量最合適、 何種反應(yīng)溫度最佳、 何種反 應(yīng)溶劑反應(yīng)效果最好。本實(shí)驗(yàn)的探索原則：盡量以一種綠色、環(huán)境友好型的方法來合成產(chǎn)物，即能用弱堿的盡量不用強(qiáng)堿，能用低溫的盡量不用高溫，能用水溶劑就盡量不用有機(jī)溶劑。反應(yīng)因素確定的研究方法：本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法。其中變量有：原料配比、 催化劑用量、反應(yīng)溶劑、反應(yīng)溫度。通過控制其中三個(gè)變量改變一個(gè)變量的方法來 平行實(shí)驗(yàn)，最終選擇最優(yōu)方案。1.2.1.1

22、反應(yīng)物料配比的確定由該反應(yīng)方程式可知：該反應(yīng)原料的理論配比為A : B=1: 1。但考慮到反應(yīng)實(shí)際情況，假設(shè)一種原料物過量，可能會(huì)提高該反應(yīng)的反應(yīng)速率和反應(yīng)產(chǎn)率。為驗(yàn)證假設(shè)是否成立，現(xiàn)設(shè)計(jì)探索方法如下：由于苯甲醛，3-硝基苯甲醛，4-硝基苯甲醛，3.4-二硝基苯甲醛，4-溴苯甲醛，3.4- 二氯苯甲醛，3.4-二甲氧基苯甲醛均屬于同一系列物質(zhì)，我們選用具有代表性的苯甲醛 與苯乙酮反應(yīng)。同時(shí)用氫氧化鈉做催化劑，EtOH作為溶劑，加熱反應(yīng)8小時(shí)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，我們得到苯甲醛與苯乙酮在不同配比下的反應(yīng)結(jié)果如表1-1:實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目A（苯甲醛）/mmolB1（苯乙酮）/mmol產(chǎn)率/%12040842203081

23、320208743020835402086以同樣的方法得到苯甲醛與吡啶酮在不同配比下的反應(yīng)結(jié)果如下表1-2 :實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目A（苯甲醛）B2（吡啶酮）產(chǎn)率/mmol/mmol/%12040812203085320208443020825402084由表1,表2實(shí)驗(yàn)1、2、3這三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以知道當(dāng)B1,B2反應(yīng)原料過量時(shí)反應(yīng)的產(chǎn)率變化不大。因此，我們可以斷定 B1,B2過量不會(huì)明顯改變反應(yīng)產(chǎn)率。而由 表1,表2的實(shí)驗(yàn)3、4、5這三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們又可知道當(dāng) A反應(yīng)原料過量時(shí)反應(yīng)的產(chǎn) 率同樣變化不大。因此，我們可以斷定A過量同樣不會(huì)明顯改變反應(yīng)產(chǎn)率。綜上所述，我們可以確定合成查爾酮和氮雜查爾酮的最佳

24、原料配比為A:B=1:1。另外：在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，由于查爾酮和氮雜查爾酮合成的系列反應(yīng)中，原料苯乙酮和 吡啶酮為液態(tài)，而帶有不同取代基的苯甲醛基本為固態(tài)。我們讓苯乙酮過量5%。因?yàn)?當(dāng)B過量時(shí)，我們可以用TLC檢測(cè)A來判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，并最終確定反應(yīng)是否 完全。A為固態(tài)，B為液態(tài)，在反應(yīng)結(jié)束后，B過量在抽濾時(shí)可用適量水清洗濾液去 除，以得到更純的產(chǎn)品。121.2反應(yīng)催化劑用量的確定由于本實(shí)驗(yàn)旨在探索綠色，環(huán)境友好的查爾酮和氮雜查爾酮的合成方法。因此，在 催化劑方面，我們考慮用碳酸鈉或碳酸鉀等弱堿性類物質(zhì)來替代傳統(tǒng)的強(qiáng)堿性的氫氧化 鈉。為了確定合理的催化劑用量。我們選用原料A:B=1:1.05，不

25、同摩爾量的碳酸鈉（D）， 在EtOH-H2O做溶劑中加熱反應(yīng)后，結(jié)果如下：苯甲醛與苯乙酮反應(yīng)情況如下表 1-3：A（苯甲醛）B1（苯乙酮）碳酸鈉反應(yīng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目/mmol/mmol/mmol/h120214202202161532021812420211012520211211苯甲醛與吡啶酮反應(yīng)情況如下表1-4 :A（苯甲醛）B2（吡啶酮）碳酸鈉反應(yīng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目/mmol/mmol/mmol/h120214232202162932021814420211013520211212由表3中1, 2, 3項(xiàng)可知：催化劑從4mmol增加到8mmol時(shí)，反應(yīng)完全所需要的 時(shí)間下降明顯。3，4，5項(xiàng)表明：

26、催化劑從8mmol增加到12mmol時(shí)，反應(yīng)完全所需要 的時(shí)間仍在下降，但趨勢(shì)明顯減緩?？紤]到催化劑的有效利用和經(jīng)濟(jì)性，在查爾酮合成 中催化劑碳酸鈉在8mmol是最佳，即物料配比為 A:B:D=1:1.05:0.4時(shí)最合理。同樣表4的變化趨勢(shì)與表3相似。即：催化劑從4mmol增加到8mmol時(shí)，反應(yīng)完全 所需要的時(shí)間下降明顯。催化劑從8mmol增加到12mmol時(shí)，反應(yīng)完全所需要的時(shí)間仍 在下降，但趨勢(shì)明顯減緩。因此：在氮雜查爾酮合成中催化劑碳酸鈉在8mmol是最佳,即物料配比為A:B:D=1:1.05:0.4時(shí)最合理。121.3反應(yīng)溶劑（介質(zhì)）的確定在反應(yīng)中我們嘗試用H2O或EtOH-H2O

27、作為溶劑代替EtOH，以達(dá)到環(huán)境友好的目 標(biāo)。由于查爾酮和氮雜查爾酮合成的物料配比已確定。而且在物料配比和催化劑選擇上我們發(fā)現(xiàn)兩個(gè)系列的物質(zhì)合成有很大的相似性。因此：在溶劑的確定過程中氮雜查爾酮 可以參照查爾酮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定。選用最佳的物料配比，采用 H2O, EtOH-H2O, EtOH為溶劑做對(duì)比實(shí)驗(yàn)如下表1-5：A （苯甲醛）B1 （苯乙酮）D （碳酸鈉）產(chǎn)率反應(yīng)時(shí)間溶劑/mmol/mmol/mmol/%/hH2O202188713EtOH-H2O202188312EtOH202188815由表5可以看出：EtOH-H2O作為溶劑的產(chǎn)率最低，EtOH做溶劑的產(chǎn)率最高。EtOH 和H20

28、作溶劑的產(chǎn)率相差很小。但從反應(yīng)完全所需時(shí)間看： EtOH-H2O作為溶劑時(shí)間最 短，EtOH最長，H2O和EtOH-H2O所需時(shí)間相差不明顯。綜上：考慮到水是可再生，環(huán)境友好型物質(zhì)，我們認(rèn)為選擇水作為查爾酮和氮雜查爾酮 合成的溶劑是最好的。1.2.1.4反應(yīng)溫度的確定由以上確定的最佳物料配比和最優(yōu)溶劑，最后確定反應(yīng)最佳溫度。在溫度的確定過 程中氮雜查爾酮可以參照查爾酮的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來確定。R-CHO +A選擇25C （室溫），60C, 100C, 150C作為實(shí)驗(yàn)溫度，在最佳物料配比和最佳溶 劑下做對(duì)比實(shí)驗(yàn)得表1-6：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目A （苯甲醛）/mmolB1 （苯乙酮）/mmolD （碳酸鈉）/mmo

29、l溫度/oC產(chǎn)率/%反應(yīng)時(shí)間/h12021825873022021860841932021810086134202181508010由表6可知：溫度為25o oC時(shí)產(chǎn)率最高，但反應(yīng)時(shí)間是150o oC時(shí)的3倍。當(dāng)溫度為150o oC 時(shí)，反應(yīng)所需的時(shí)間最短，但產(chǎn)率明顯下降。而在100C時(shí)，產(chǎn)率接近最高產(chǎn)率，反應(yīng)所需時(shí)間也在合理范圍內(nèi)。因此：對(duì)比不同溫度下的產(chǎn)率和反應(yīng)時(shí)間后，取100C作為反應(yīng)溫度最為合理。綜上所述：查爾酮和氮雜查爾酮合成的最佳反應(yīng)溫度為100C。1.2.2反應(yīng)條件最優(yōu)化有上述原料配比、催化劑原料、反應(yīng)溶劑、反應(yīng)溫度的探索。我們可以確定最終的 反應(yīng)最優(yōu)方案為：物料配比-原料A :

30、原料B:催化劑D=1:1.05:0.40,同時(shí)，碳酸鈉為 催化劑，水作溶劑在100C條件下反應(yīng)。其過程既綠色，環(huán)保，無毒，無害，又能在較 短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)得到較高的產(chǎn)率。1.3系列查爾酮和氮雜查爾酮的合成由以上探索的最優(yōu)反應(yīng)條件，運(yùn)用1.1.4的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行查爾酮和氮雜查爾酮系列產(chǎn)品的合成（通過TLC判斷反應(yīng)進(jìn)度和完成情況）。查爾酮系列產(chǎn)品的合成的反應(yīng)方程式如下:R=C 6H5, R=3-N0 2C6H4, R=4-N0 2C6H4, R=4-BrC 6H4 R=3.4-CI 2C6H3, R=3.4-CH 2O2C6H3Scheme 1-3氮雜查爾酮系列產(chǎn)品的合成的反應(yīng)方程式如下：OOR-CH

31、O +Na2CO3CH3-NH2OCNFRABPR=C6H5, R=3-NO 2C6H4, R=4-NO 2C6H4, R=4-BrC 6H4R=3.4-Cl 2C6H3, R=3.4-CH 2O2C6H3Scheme 1-41.4查爾酮和氮雜查爾酮系列產(chǎn)品的合成結(jié)果在水中，100o oC下由最優(yōu)化條件查爾酮的合成結(jié)果如下表1-7：BR產(chǎn)物(1) aR產(chǎn)率/%時(shí)間/h1aC6H587131b3-NO2C6H485111c4-NO2C6H488141d4-BrC6H484131e3.4-CI2C6H38581f3.4-CH 2O2C6H38910在水中，100C下由最優(yōu)化條件氮雜查爾酮的合成結(jié)果

32、如下表1-8：產(chǎn)物產(chǎn)率時(shí)間R（2）a/%/h2b3-NO2C6H482122c4-NO 2C6H480142d4-BrC6H 484112e4-OMeC6H483132f3.4-CH 2O2C6H376141.5產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)表征1.5.1產(chǎn)物的物理性質(zhì)查爾酮系列產(chǎn)品的物理性質(zhì)如下表1-9:產(chǎn)物產(chǎn)品名稱結(jié)構(gòu)式顏色狀態(tài)氣味熔點(diǎn)O1a查爾酮淡黃色固體粉末無55-571b3-硝基查爾酮ONC2黃色固體粉末無147-1491c爾酮4-硝基查NO2淡黃色固體粉末165-1661d1e4-溴查爾34二氯查爾酮OBrClCl淡黃色淡黃色固體粉末固體粉末160-161115-1171f氧基查爾|酮OCH3OC

33、H3黃色固體粉末無149-150氮雜查爾酮系列產(chǎn)品的物理性質(zhì)如下表1-10：產(chǎn)物產(chǎn)品名稱結(jié)構(gòu)式顏色狀態(tài)氣味熔點(diǎn)2b3-硝基氮雜查爾酮O1NNO2淡黃色固體粉末無182-1832c4-硝基氮雜查爾酮ONNO2淡黃色固體粉末無157-1592d4-溴氮雜查爾酮ONBr淡黃色固體粉末無154-1553.4-二甲4-甲氧基雜查2e爾酮NO淡黃色固體粉末123-124OCH32f3.4-二甲氧基氮雜查爾酮淡黃色固體粉末156-157OCH 31.5.2產(chǎn)物的紅外表征以對(duì)硝基查爾酮為例進(jìn)行紅外譜圖分析:對(duì)硝基查爾酮紅外光譜圖1-3吸收峰/cm-1吸收峰的歸屬振動(dòng)形式3077, 3106C-H芳香碳?xì)渖炜s振

34、動(dòng)2925烯烴基（-C=C-H）烯烴碳?xì)渖炜s振動(dòng)1660酮基（-C=O）碳氧雙鍵對(duì)稱伸縮振動(dòng)1608烯烴基（C=C）烯烴碳碳雙鍵伸縮振動(dòng)1514硝基（C-NO 2 ）硝基碳氮單鍵伸縮振動(dòng)1412o硝基（C-NO 2）硝基碳氮單鍵伸縮振動(dòng)746 和 684|苯環(huán)芳香碳?xì)鋯捂I伸縮振動(dòng)其它各取代查爾酮的C=O吸收波數(shù)總結(jié)如下化合物C=O吸收峰/cm-11a16641b1662OGflL3500350030QC30QC26002600石 富?15001500WOOWOO5301d16541e16641f1654C=O因與苯環(huán)共軛而使C=O得力學(xué)常數(shù)減少，振動(dòng)頻率減低。因?yàn)楣曹椥?yīng)使共軛體系中的電子云密

35、度平均化，結(jié)果使原來的雙鍵略有伸長（電子云密度降低）、力常數(shù)減少，使其吸收頻率往往向低波數(shù)方向移動(dòng)。以3.4-二甲氧基氮雜查爾酮為例進(jìn)行分析:350030003.4-二甲氧基2500we多氮雜!r- 1 20001500jvenjven umberumber cm-1cm-1査爾酮紅外光譜圖iobod1-4吸收峰/cm-1吸收峰的歸屬振動(dòng)形式3007烯烴基（-C=C-）烯烴碳?xì)鋯捂I伸縮振動(dòng)2825甲氧基（-OCH3）甲氧基碳氧單鍵伸縮振動(dòng)1664酮基（-C=O）碳氧雙鍵對(duì)稱伸縮振動(dòng)1577烯烴基（-C=C-）烯烴碳碳雙鍵伸縮振動(dòng)1523IIo吡啶| ( C=C,C=N)吡啶碳碳，碳氮雙鍵伸縮振

36、動(dòng)OCH3其他氮雜查爾酮產(chǎn)品紅外譜圖分析：吡啶（C=C,C=N）化合物C=O吸收峰/cm-1振動(dòng)形式吸收峰/cm-1振動(dòng)形式碳氧雙鍵對(duì)稱伸吡啶碳碳,碳氮雙2b1674縮振動(dòng)1525鍵伸縮振動(dòng)碳氧雙鍵對(duì)稱伸吡啶碳碳,碳氮雙2c1678縮振動(dòng)1512鍵伸縮振動(dòng)2d1674碳氧雙鍵對(duì)稱伸1583吡啶碳碳,碳氮雙r】少 P仁rtsESUE 口數(shù)減少，使其吸收頻率往往向低波數(shù)方向移動(dòng)?？s振動(dòng)鍵伸縮振動(dòng)碳氧雙鍵對(duì)稱伸吡啶碳碳,碳氮雙2e16681597, 1512縮振動(dòng)鍵伸縮振動(dòng)C=O因與苯環(huán)共軛而使C=O得力學(xué)常數(shù)減少，振動(dòng)頻率減低。因?yàn)楣曹椥?yīng)使共 軛體系中的電子云密度平均化，結(jié)果使原來的雙鍵略有伸長

37、（電子云密度降低）、力常1.5.3產(chǎn)物的紫外表征以3-硝基查爾酮為例，其紫外吸收譜圖分析如下（不同濃度疊加）：222Q22Q 凸0 0 26Q26Q290290300300320320340340r rm m3603603603604004003-硝基查爾酮紫外光譜圖1-5由上圖可知：3-硝基查爾酮的最大吸收波長為 285nm,其吸光系數(shù)為2.870o其他查爾酮系列產(chǎn)品的紫外數(shù)據(jù)如下：OCH 3產(chǎn)品最大吸收波長(max/nm)吸光系數(shù)1a3082.4421c3143.0541d3162.2481e3052.4741f3561.775以3.4-二甲氧基氮雜查爾酮為例，其紫外吸收譜圖分析如下(不同

38、濃度疊加)A：1r0X104niol/LB：2 0X1 0Smolfl_C5.0K10Vwl./LD:10.0X105mol/lt I I1 1 I I 1 1 I I I I1 1 I I1 1 I I I I1 1 I I I I I I1 1 I I I I I I220 2402b0 280 300 320340360380 400 42044D46C4803.4-二甲氧基氮雜查爾酮紫外光譜圖1-6由上圖可知：3.4-二甲氧基氮雜查爾酮的最大吸收波長為378nm,其吸光系數(shù)為1.824? 其他氮雜查爾酮系列產(chǎn)品的紫外數(shù)據(jù)如下:產(chǎn)品最大吸收波長/nm吸光系數(shù)2b2972.2552c323

39、2.4462d3241.7922e3781.824說明：吸電子基會(huì)減低最大吸收波長和消光系數(shù)，并使得羰基（C=O ）的紅外吸收波數(shù)藍(lán)移；吸電子基會(huì)增高最大吸收波長和消光系數(shù)，并使得羰基（ C=O）的紅外吸收波數(shù)紅 移。1.6小結(jié)本章實(shí)驗(yàn)中，我們分別通過查爾酮（氮雜查爾酮）合成原料配比，催化劑類型，催 化劑用量、反應(yīng)溫度和溶劑的使用等五個(gè)方面變化來探討不同條件影響下的合成反應(yīng)效 果。并試圖以此尋找出一條綠色，環(huán)保，無污染的查爾酮（氮雜查爾酮）的合成方法。 同時(shí)，在最優(yōu)反應(yīng)條件下，通過比較系列查爾酮（氮雜查爾酮）的合成效果，來對(duì)比供 電子基團(tuán)取代基與吸電子基團(tuán)取代基在此合成反應(yīng)的影響。并對(duì)這一系列

40、合成產(chǎn)物進(jìn)行光譜學(xué)分析。（1）反應(yīng)條件通過以上探索，我們得到最佳的綠色合成條件為，物料配比 -原料A :原料B:催化 劑D=1:1.05:0.40,同時(shí)，碳酸鈉為催化劑，水作溶劑在100C條件下反應(yīng)。（2）取代基取代基對(duì)這些查爾酮及氮雜查爾酮生成的反應(yīng)有一定的影響：供電子基團(tuán)取代基苯甲醛不利于合成反應(yīng)的進(jìn)行；吸電子基團(tuán)取代基苯甲醛有利于合成反應(yīng)的進(jìn)行。（3）光譜學(xué)性質(zhì)取代基對(duì)這些查爾酮及氮雜查爾酮的光譜學(xué)性質(zhì)有較大影響：帶有不飽和鍵的發(fā)色基團(tuán)由于增加了共軛程度，會(huì)使得紫外的消光系數(shù)降低，最大吸收波長發(fā)生紅移，并使 得羰基（C=O的紅外吸收波數(shù)降低；中心原子帶有孤對(duì)電子的生色基團(tuán)（如甲氧基、鹵素

41、等）會(huì)在一定程度增加紫外的消光系數(shù)，使得紫外發(fā)生藍(lán)移，對(duì)羰基（C=O的紅外吸收波數(shù)的降低作用更為明顯。第2章查爾酮的邁克爾加成反應(yīng)由第一章我們知道查爾酮及氮雜查爾酮的合成完全可以用碳酸鈉做催化劑、水作溶 劑來替代傳統(tǒng)的氫氧化鈉和 EtOH得到較高的產(chǎn)率。從而達(dá)到反應(yīng)綠色、環(huán)保、無毒、 無害的要求。為了保證實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)性和完整性。在第二章，我們將繼續(xù)使用第一章所得 到的查爾酮系列產(chǎn)品，嘗試以碳酸鈉（或碳酸鉀）為催化劑，水為溶劑或無溶劑條件下 查爾酮的邁克爾加成反應(yīng)。2.1實(shí)驗(yàn)部分2.1.1實(shí)驗(yàn)藥品丙二酸二乙酯分析純上海凌峰化學(xué)試劑有限公司氰乙酸乙酯分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司丙二腈分析純國藥集團(tuán)

42、化學(xué)試劑有限公司查爾酮分析純第一章合成產(chǎn)品3-硝基杳爾酮分析純第一章合成產(chǎn)品4-硝基杳爾酮分析純第一章合成產(chǎn)品4-溴查爾酮分析純第一章合成產(chǎn)品3.4-二氯查爾酮分析純第一章合成產(chǎn)品3.4-二甲氧基杳爾酮分析純第一章合成產(chǎn)品碳酸鈉分析純上海大合化學(xué)品有限公司碳酸鉀分析純上海大合化學(xué)品有限公司相轉(zhuǎn)移催化劑分析純國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司氫氧化鈉分析純蚌埠化學(xué)試劑廠乙酸乙酯分析純無錫市亞盛化工有限公司石油醚分析純無錫市亞盛化工有限公司無水乙醇分析純無錫市亞盛化工有限公司無水甲醇分析純蚌埠化學(xué)試劑廠2.1.2實(shí)驗(yàn)儀器FC-104型電子天平上海精密科學(xué)儀器有限公司天平儀器廠SHB-川A型循環(huán)水式多用真空泵

43、河南省太康科教器材丿101-1型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠85 -1型磁力加熱攪拌器上海志威電器有限公司加熱套建湖縣盧溝電熱器廠接觸調(diào)壓器上海長江電氣設(shè)備集團(tuán)B型玻璃儀器氣流烘干器鄭州市上街華科儀器廠SY-1型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀南京衛(wèi)康科教器材丿薄層色譜用硅膠GF254青島海洋化工廠ZF-2型三用紫外儀上海市安亭電子儀器廠數(shù)字顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀北京福凱儀器有限公司EQUINOX55型傅立葉變換紅外光譜儀德國Bruker公司JK-50B型超聲波清洗器合肥金尼克機(jī)械制造有限公司2.1.3實(shí)驗(yàn)原理邁克爾加成反應(yīng)是指含活潑亞甲基的化合物與a禺不飽和羰基化合物或 a，-不飽和羰酸酯、a，-不飽和腈在堿性催

44、化劑作用下的共軛加成反應(yīng)，它是一類重要的形成 C-C鍵的有機(jī)反應(yīng)。邁克爾加成反應(yīng)實(shí)驗(yàn)機(jī)理表示如下：催化劑H2O2.1.4實(shí)驗(yàn)方法大多數(shù)有機(jī)反應(yīng)是在有機(jī)溶液中進(jìn)行的。然而，有機(jī)溶劑的性質(zhì)及溶液的濃度不同，反應(yīng)結(jié)果往往不同。而且，在常規(guī)有機(jī)反應(yīng)中溶劑用量一般為原料50100倍，有機(jī)溶劑的毒性、強(qiáng)揮發(fā)性和難以回收又成為對(duì)環(huán)境污染的主要因素；有機(jī)溶劑的易燃易爆 又可能造成反應(yīng)的不安全；同時(shí)，有機(jī)溶劑一般較為昂貴，由于反應(yīng)中的大量使用，提 高了反應(yīng)的合成成本。本實(shí)驗(yàn)選用三種物質(zhì)（丙二酸二乙酯、氰乙酸乙酯、丙二氰）與查爾酮進(jìn)行加成反 應(yīng)。通過兩種不同溫度：25o oC （室溫）、80C,不同催化劑用量和組

45、成下在水或無溶劑條 件下進(jìn)行系列對(duì)比反應(yīng)。并試圖通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)尋找到一種綠色有效的查爾酮邁克爾加成 反應(yīng)條件。其反應(yīng)總的方程式為：Ri=COOC 2H5 ； Ri=CNR2=COOC 2H5 ； R2=CNScheme 2-22.2反應(yīng)條件優(yōu)化在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中，我們選用無取代基查爾酮為例進(jìn)行系列對(duì)比反應(yīng)2.2.1丙二酸二乙酯與查爾酮的加成反應(yīng)條件優(yōu)化 該反應(yīng)的反應(yīng)方程式如下：OPYG催化劑H2OPYGScheme 2-3不同條件下丙二酸二乙酯與查爾酮的加成反應(yīng)及結(jié)果如下表2-1：實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目溫度/oC溶劑催化劑組分催化劑用量/mol%4小時(shí)產(chǎn)率/%Exp125H20Na2CO30.250Exp225H2

46、ONa2CO30.450Exp325H2OW2CO3+PTC0.25+0.04g0Exp425H2OK2CO3+PTC0.25+0.04g0Exp525H2OK2CO30.450Exp625H2OK2CO30.250Exp780H2ONa2CO30.250Exp880H2ONa2CO30.450Exp980H2ONa2CO3+PTC0.25+0.04g0Exp1080H2OK2CO3+PTC0.25+0.04g0Exp1180H2OK2CO30.450Exp1280H2OK2CO30.250Exp1325/NaOH0.2593Exp1425/Na2CO30.2585Exp1525/K2CO30

47、.2590根據(jù)上表，由Expl、Exp2、Exp3可以看出：H20作溶劑在25C時(shí)，Na2CO3無法 催化丙二酸二乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。由Exp4、Exp5、Exp6可以看出： 出0作溶劑在25C時(shí)，K2CO3同樣無法催化丙 二酸二乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。Exp7、Exp8、Exp9表明：H2O作溶劑在80C時(shí)，Na2CO3無法催化丙二酸二乙酯 與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。Exp10、Exp11、Exp12表明：H20作溶劑在80C時(shí)，K2CO3也無法催化丙二酸二 乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。COOEt+ COOEtEtOOC COOEt而Exp13、Exp14、Exp1

48、5表明：在無溶劑（即固相研磨）條件下， 25C時(shí)NaOH、 Na2CO3、K2CO3均能催化丙二酸二乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)， 且4小時(shí)產(chǎn)率較 高。其中NaOH產(chǎn)率最高，K2CO3次之。綜上：由上述實(shí)驗(yàn)可知，在溶劑 H2O中無論是25C或80C, Na2CO3和K2CO3均無 法催化丙二酸二乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。在無溶劑固相研磨條件下，NaOH、Na2CO3、K2CO3均能催化丙二酸二乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。且4小時(shí)反應(yīng)產(chǎn)率均較高，其中NaOH產(chǎn)率最高，K2CO3次之。2.2.2 氰乙酸乙酯與查爾酮的加成反應(yīng)條件優(yōu)化 該反應(yīng)的反應(yīng)方程式如下：CNCOOEt催化劑H2OS

49、cheme 2-4不同條件下氰乙酸乙酯與查爾酮的加成反應(yīng)及結(jié)果如下表2-2:實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目溫度/oC溶劑催化劑組分催化劑用量/mol%4小時(shí)產(chǎn)率/%Exp125H20Na2CO30.250Exp225H2ONa2CO30.450Exp325H2OW2CO3+PTC0.25+0.04g0Exp425H2OK2CO3+PTC0.25+0.04g0Exp525H2OK2CO30.450Exp625H2OK2CO30.250Exp780H2ONa2CO30.2522Exp880H2ONa2CO30.4530Exp980H2ONa2CO3+PTC0.25+0.04g26Exp1080H2OK2CO3+PTC0

50、.25+0.04g38Exp1180H2OK2CO30.4537Exp1280H2OK2CO30.2529Exp1325/NaOH0.2595Exp1425/Na2CO30.2590Exp1525/K2CO30.2592根據(jù)上表，由Expl、Exp2、Exp3可以看出：H20作溶劑在25C時(shí)，Na2CO3無法 催化氰乙酸乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。由Exp4、Exp5、Exp6可以看出： 缶0作溶劑在25C時(shí)，K2CO3同樣無法催化氰 乙酸乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。Exp7、Exp8、Exp9表明：缶0作溶劑在80C時(shí)，Na2CO3能催化氰乙酸乙酯與查 爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。但產(chǎn)率

51、較低，隨催化劑用量的增加催化效果增強(qiáng)。且在加入 相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）后，Na2CO3催化效果有一定程度的提高。Exp10、Exp11、Exp12表明：H20作溶劑在80C時(shí)，K2CO3也能催化氰乙酸乙酯 OP+NC COOEtG與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。但產(chǎn)率較低，隨催化劑用量的增加催化效果增強(qiáng)。且在加入相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）后，N82CO3催化效果有一定程度的提高。而Exp13、Exp14、Exp15表明：在無溶劑（即固相研磨）條件下， 25o oC時(shí)NaOH、 N82CO3、K2CO3均能催化氰乙酸乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)， 且4小時(shí)產(chǎn)率較高。 其中NaOH產(chǎn)率最高，K2CO3次

52、之。由Ex7和Exp12、Exp8和Exp11、Exp9和Exp10對(duì)比我們可以看出：80C下， K2CO3在H20中的催化效果好于 Na2CO3。綜上：由上實(shí)驗(yàn)可知，在溶劑 H20中25C, Na2CO3和K2CO3均無法催化氰乙酸乙 酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。在溶劑H20中80C,Na2CO3和K2CO3均能催化氰乙酸乙酯與查爾酮進(jìn)行邁克爾加 成反應(yīng)。隨催化劑用量的增加催化效果增強(qiáng)。且 K2CO3的催化效果好于Na2CO3。同時(shí), 相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）在一定程度上能提高催化劑效率。但兩者在 H2O中25o oC條件下 4 小時(shí)產(chǎn)率都相對(duì)較低。在無溶劑固相研磨條件下，NaOH、Na2C

53、O3、K2CO3均能催化氰乙酸乙酯與查爾酮 進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。且4小時(shí)反應(yīng)產(chǎn)率均較高，其中 NaOH產(chǎn)率最高，K2CO3次之。催化劑H2O223丙二腈與查爾酮加成反應(yīng)條件優(yōu)化 該反應(yīng)的反應(yīng)方程式如下：Scheme 2-5不同條件下丙二腈與查爾酮的加成反應(yīng)及結(jié)果如下表2-3:溫度實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目/oC溶劑催化劑組分催化劑用量/mol%4小時(shí)產(chǎn)率/%Exp125H2Na2CO30.2532Exp225H2ONa2CO30.4537Exp325H2ONa2CO3+PTC0.25+0.04g36Exp425H2OK2CO3+PTC0.25+0.04g40Exp525H2OK2CO30.4542Exp625H

54、2OK2CO30.2534Exp780H2ONa2CO30.2541Exp880H2ONa2CO30.4548Exp980H2ONa2CO3+PTC0.25+0.04g46Exp1080H2OK2CO3+PTC0.25+0.04g51Exp1180H2OK2CO30.4550Exp1280H2OK2CO30.2542Exp1325/NaOH0.2595Exp1425/Na2CO30.2591Exp1525/K2CO30.2593根據(jù)上表，由 Expl、Exp2、Exp3 和 Exp7、Exp8、Exp9可以看出：H2O作溶劑在25C或80C時(shí)，Na2CO3均能催化丙二腈與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反

55、應(yīng)。但產(chǎn)率較低， 隨催化劑用量的增加催化效果增強(qiáng)。且在加入相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）后，N&C03催化效果有一定程度的提高。同時(shí)，加熱有利于反應(yīng)的進(jìn)行。由 Exp4、Exp5、Exp6 和 Exp10、Exp11、Exp12 可以看出： 出0 作溶劑在 25C 或80C時(shí)，K2CO3均能催化丙二腈與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)。但產(chǎn)率較低，隨催 化劑用量的增加催化效果增強(qiáng)。且在加入相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）后，Na2CO3催化效果有 OCN+CNPNC CNG一定程度的提高。同時(shí)，加熱有利于反應(yīng)的進(jìn)行。而Exp13、Exp14、Exp15表明：在無溶劑（即固相研磨）條件下， 25C時(shí)NaOH、 N&CO3

56、、K2CO3均能催化丙二腈與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)，且 4小時(shí)產(chǎn)率較高。其 中NaOH產(chǎn)率最高，K2CO3次之。由Exp1和Exp6、Exp2和Exp5、Exp3和Exp4對(duì)比我們可以看出：25C下，K2CO3 在 H2O 中的催化效果好于 Na2CO3。由Exp7和Exp12、Exp8和Exp11、Exp9和Exp10對(duì)比我們可以看出：80C下， K2CO3在H20中的催化效果好于 Na2CO3。綜上：由上實(shí)驗(yàn)可知，在溶劑H20中25o oC或80C, Na2CO3和K2CO3均能催化丙二腈與查爾酮進(jìn)行邁克 爾加成反應(yīng)。隨催化劑用量的增加催化效果增強(qiáng)。同時(shí)，相轉(zhuǎn)移催化劑（PTC）在一定程度

57、上能提高催化劑效率。且 K2CO3的催化效果好于Na2CO3。但兩者在H20中25o oC 條件下 4小時(shí)產(chǎn)率都相對(duì)較低。加熱更有利于丙二腈與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)進(jìn)行。在無溶劑固相研磨條件下，NaOH、Na2CO3、K2CO3均能催化丙二腈與查爾酮進(jìn)行 邁克爾加成反應(yīng)。且4小時(shí)反應(yīng)產(chǎn)率均較高，其中NaOH產(chǎn)率最高，K2CO3次之。2.3 結(jié)果和討論由上 2.2.1、 2.2.2、 2.2.3實(shí)驗(yàn)我們可以得到以下結(jié)果：1.無論室溫或加熱條件下，碳酸鈉、碳酸鉀均不能催化丙二酸二乙酯和查爾酮發(fā)生邁 克爾加成反應(yīng)；2.在加熱條件下， 碳酸鈉、碳酸鉀均能催化氰乙酸乙酯和查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)， 且

58、碳酸鉀催化效果好于碳酸鈉，但兩者反應(yīng)效果均有限。而在室溫下該邁克爾加成 反應(yīng)卻無法發(fā)生；3.無論室溫、加熱條件下，碳酸鈉、碳酸鉀均能催化丙二腈和查爾酮進(jìn)行邁克爾加成 反應(yīng)。且加熱更有利反應(yīng)進(jìn)行；4.碳酸鈉和相轉(zhuǎn)移催化劑組合或碳酸鉀和相轉(zhuǎn)移催化劑組合對(duì)氰乙酸乙酯、丙二腈和 查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)效果更好；5.無論室溫或加熱條件下，碳酸鈉、碳酸鉀催化氰乙酸乙酯、丙二腈與查爾酮邁克爾 加成反應(yīng)的產(chǎn)率都相對(duì)較低，不適合用于產(chǎn)品的合成。這些結(jié)果表明，室溫、無溶劑固相研磨條件下，碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉均能催 化丙二酸二乙酯、氰乙酸乙酯、丙二腈與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)，且產(chǎn)率均較高。 考慮到氫氧化鈉是

59、強(qiáng)堿，因此，在室溫固相研磨時(shí)，碳酸鉀作催化劑最佳。2.4 邁克爾加成系列產(chǎn)品的合成由 2.2 的探索和分析我們知道：水作溶劑時(shí)，碳酸鈉、碳酸鉀在特定條件下才能催 化氰乙酸乙酯、丙二腈與查爾酮進(jìn)行邁克爾加成反應(yīng)，且反應(yīng)效果均不理想。而固相研 磨條件下，碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉均能催化丙二酸二乙酯、氰乙酸乙酯、丙二腈與 查爾酮邁克爾加成反應(yīng)，且效果較為理想。因此，在合成邁克爾加成系列產(chǎn)品時(shí)，我們 選用碳酸鉀為催化劑固相研磨的方法來進(jìn)行。COOC 2H5COOC 2H5R=C 6H5 , R=3-NO 2C6H4 , R=4-NO 2C6H4 R=4-BrC 6H4 , R=3.4-CH 2O2C6

60、H3Scheme 2-62.5產(chǎn)物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)表征2.5.1產(chǎn)物的物理性質(zhì) 邁克爾加成系列產(chǎn)品的物理性質(zhì)如下表2-4：產(chǎn)物結(jié)構(gòu)式顏色狀態(tài)熔點(diǎn)（C）3a3b3c3d3e白色固體粉末64-65淡黃色固體粉末101-102黃色固體粉末94-95白色固體粉末101-103白色固體粉末90-92反應(yīng)稱取20 mmol查爾酮（或帶有不同取代基的查爾酮 女口： 3-硝基查爾酮，4- 硝基查爾酮，4-溴查爾酮，3，4-二甲氧基查爾酮等）和20.15mmol的丙二酸二乙酯放 入研缽中，同時(shí)加入3mmol/0.6g的碳酸鉀作為催化劑，研磨反應(yīng)直至反應(yīng)結(jié)束。（具體根 據(jù)薄層色譜分析/TLC來判斷原料氫化物是否反應(yīng)完全