物理輔助knoevuagel反應(yīng)研究進(jìn)展

物理輔助knoevuagel反應(yīng)研究進(jìn)展

1縮合反應(yīng)法knovel反應(yīng)是一種重要的反應(yīng)方法，基化合物與活性物質(zhì)之間通過(guò)收縮反應(yīng)形成碳和碳雙鏈。作為一種重要的合成過(guò)程，它長(zhǎng)期以來(lái)一直受到著高度重視。許多化學(xué)工作者對(duì)這一經(jīng)典反應(yīng)進(jìn)行了不懈的探索,提出了各種新型的催化劑或反應(yīng)體系2微波輔助合成多環(huán)化合物自1986年Gedye等Khalafi-Nezhad等由于催化劑對(duì)于微波條件下的Knoevenagel反應(yīng)具有重要影響,開(kāi)發(fā)新的高效、高選擇性催化劑一直是人們的關(guān)注熱點(diǎn)。最近,Gracia等2008年,Xu等最近,Anderluh等同樣是利用三組分反應(yīng),最近Li課題組串聯(lián)的Knoevenagel縮合-雜Diels-Alder反應(yīng)(KHDA),也是一個(gè)高效的多雜環(huán)化合物的合成方法。例如,4-羥基-香豆素類(lèi)化合物1a可先與芳香醛2a發(fā)生Knoevenagel反應(yīng),接著生成的α,β-不飽和羰基化合物3a作為雙烯體與分子內(nèi)的烯丙基雙鍵發(fā)生Diels-Alder反應(yīng),能同時(shí)增加2個(gè)環(huán),以82%的總產(chǎn)率合成化合物4。與回流加熱相比,MW在縮短反應(yīng)時(shí)間的同時(shí),不僅可提高總產(chǎn)率,而且可提高化學(xué)選擇性,使產(chǎn)物4a和4b的比例由68∶32提高到93∶7(Scheme1)不僅如此,MW促進(jìn)的多組分串聯(lián)KHDA,近年來(lái)也成功地應(yīng)用于構(gòu)建多雜環(huán)化合物。例如,Botta課題組上述多環(huán)化合物的合成中,都是先進(jìn)行Knoevenahel反應(yīng)再成環(huán)的,但如果先分子間環(huán)化再進(jìn)行Knoevenagel反應(yīng),也合成多環(huán)化合物。例如,Azizan等由于微波技術(shù)具有升溫迅速的特殊性,上述報(bào)道中使用的一般都是專(zhuān)用的微波反應(yīng)裝置,其雖具有反應(yīng)溫度易調(diào)控的優(yōu)點(diǎn),但也存在設(shè)備昂貴等不足。因此,嘗試以家用微波爐輔助進(jìn)行Knoevenagal反應(yīng)也有不少報(bào)道。例如,早在1996年就有人把家用微波爐應(yīng)用于硅膠催化的丙二腈和醛(酮)的Knoevenagel反應(yīng)(式11)。當(dāng)家用微波爐在150W下工作時(shí),苯甲醛和丙二腈反應(yīng)3min,產(chǎn)率可達(dá)79%隨后,一系列的文獻(xiàn)報(bào)道了家用微波爐在Knoevenagel反應(yīng)中的應(yīng)用。例如,2001年Reddy等2006年,Chakrabarty等以三苯基膦(TPP)為催化劑,活潑亞甲基化合物與芳醛、脂肪醛及雜環(huán)醛的縮合反應(yīng)(式13),可在450W、2450MHz家用微波爐中以間歇加熱的方式進(jìn)行(每加熱1min間隔20s),反應(yīng)1.5—5.5min,各種醛的縮合產(chǎn)率能達(dá)到81%以上四丁基氫氧化銨(TBAH)也可作為催化劑應(yīng)用于微波促進(jìn)的Knoevenagel反應(yīng),在乙醇/水中(體積比1∶1),家用微波爐在2450MHz、850W功率下每加熱1min間隔一次,苯甲醛和氰基亞甲基化合物反應(yīng)4min就可得到產(chǎn)率為79%—89%的產(chǎn)物(式14)2007年,Gupta等在國(guó)內(nèi),李毅群課題組即使不加催化劑,一些Knoevenagel反應(yīng)在家用微波爐加熱條件下也能進(jìn)行。例如,國(guó)內(nèi)王官武課題組不僅如此,以水為溶劑,家用微波爐加熱條件下的無(wú)催化劑Knoevenagel反應(yīng)也能進(jìn)行,如芳香醛與丙二腈的縮合,反應(yīng)0.5—2min產(chǎn)率可達(dá)89%以上3超聲作催化劑利用超聲波(US)具有低能耗、無(wú)污染、安全、廉價(jià)等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的有機(jī)合成方法相比,在均相體系中,超聲波可加速化學(xué)反應(yīng),有時(shí)也可提高反應(yīng)產(chǎn)率;在液-固多相體系中,可啟動(dòng)新的反應(yīng)通道,使一些不能發(fā)生或很難發(fā)生的反應(yīng)順利進(jìn)行,甚至獲得新的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物;在相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)中,可替代相轉(zhuǎn)移催化劑的作用因此,超聲波也被普遍應(yīng)用于Knoevenagel反應(yīng)。例如,McNulty等馬晨等李記太課題組越來(lái)越多的研究表明,某些超聲波作用下的Knoevenagel縮合反應(yīng),無(wú)需催化劑也可以進(jìn)行,如丙二酸環(huán)亞異丙酯和芳香醛在乙醇中的反應(yīng),20—60min內(nèi)產(chǎn)率能達(dá)到72%—95%近來(lái),人們也開(kāi)始利用超聲波作用下的Knoevenagel縮合反應(yīng)合成一些新型有機(jī)材料,如氰基乙酸乙酯和truxenone縮合可得到一種新型有機(jī)半導(dǎo)體Et-TITC(式16)。如果不使用超聲波輻射,truxenone的羰基很難全部反應(yīng),Et-TITC的產(chǎn)率只有3%;而在超聲波輻射下,產(chǎn)率提高10倍以上,可達(dá)40%4固相研磨合成c研磨技術(shù)應(yīng)用于有機(jī)合成,實(shí)際上是固相有機(jī)化學(xué)反應(yīng),其涉及機(jī)械化學(xué)(mechanochemistry),由于無(wú)溶劑分子的介入,反應(yīng)體系的微環(huán)境不同于溶液中,造成了反應(yīng)部位局部高濃度,可提高反應(yīng)效率。同時(shí),固體狀態(tài)下反應(yīng)分子有序排列,可實(shí)現(xiàn)定向反應(yīng),提高反應(yīng)選擇性。因此,研磨合成技術(shù)近年來(lái)也越來(lái)越多地被應(yīng)用于Knoevenagel反應(yīng)。例如,2002年McCluskey等上海大學(xué)任仲膠等對(duì)于芳香醛和α-氰基乙酸乙酯的反應(yīng),加入CaO后固相研磨反應(yīng)10—12min,縮合產(chǎn)率就可達(dá)71%—93%2007年,Ware等芳香醛與硫代巴比妥酸在固相研磨的條件下,也能發(fā)生Knoevenagel縮合,生成相應(yīng)的5-芳亞芐基硫代巴比妥酸(式18)。醋酸銨催化下反應(yīng)10min,產(chǎn)率為63%—94%,與加熱回流時(shí)的產(chǎn)率相當(dāng),但稍低于微波輻射條件下的產(chǎn)率以NaHCO由于傳統(tǒng)的固相研磨方法存在操作不便、大量制備困難等不足,故一些球磨機(jī)(ballmill)應(yīng)用于Knoevenagel反應(yīng)也有報(bào)道。例如,2003年Wada等甚至Kaupp等為了進(jìn)一步探討利用機(jī)械化學(xué)實(shí)現(xiàn)Knoevenagel反應(yīng)工業(yè)化應(yīng)用的可行性,Trotzki等王官武課題組5微波和超聲波輔助下knoevengel反應(yīng)中的偶合反應(yīng)K