其他现代有机合成方法技术
7.1.2微波有机合成装置
反应容器一般采用不吸收微波的玻璃或聚四氟乙烯材料
微波干法合成反应技术Villemin
以无机固体为载体的无溶剂有机反应。
将有机反应物浸渍在氧化铝、硅胶、粘土、硅藻土或高岭石等多孔性无机载体上,干燥后置于密封的聚四氟乙烯管进行反应
中,进行反应
反应结束后,产物用适当溶剂萃取后再纯化。
无机固体载体不吸收2450MHz的微波,而吸附在固体介质表面的羟基、水或极性分子则可强烈地吸收微波,从而使这些附着的分子被激活,反应速率大大提高。
7.1.3微波技术在有机合成中的应用
微波辐照下的有机反应速率较传统的加热方法快数倍、数十倍甚至上千倍,并且具有操作方便、产率高及产品易纯化等优点
研究过并取得了明显加速效果的有机合成反应有:Diels-Alder反应、酯化反应、重排反应、Knoevenagel反应、Perkin反应、苯偶姻缩合、Reformatsky反应、Deckmann反应、缩醛(酮)反应、Witting反应、羟醛缩合、开环、烷基化、水解、氧化、烯烃加成、消除反应、取代、成环、环反转、酯交换、酰胺化、催化氢化、脱羧、脱保护、聚合、立
微波照射下50min,产率为82%,
传统加热法达到相近产率需480min
2min内产率可达61%~84%
Ln = La, Nd, Sm, Dy, Er
7.1.3.2 Diels-Alder 反应
6i 传统加热法则需90min
87%
6 min
常规条件下反应6h 产率仅14%
传统加热法产率较低(<40%)
Claisen 重排
传统方法在200℃反应6h ,产率为85%
Firies 重排
7.1.3.4烷基化反应
72%
传统条件下反应12h 产率72% TEBA 为三乙基苄基氯化铵
反应速率较传统方法最多提高了80倍
R = COCH 3, SPh, R’ = Bn,苄基,对氯苄基,间甲氧
基苯基,烯丙基,正丁基:PTC 表示相转移催化剂(phase-transfer catalysis)。
7.1.3.5 环反应
产率与传统方法相比没有明显提高,但极大地简化了产品的分离与提纯过程
有机声化学合成所用的超声波频率一般为20~80kHz 7.2.2.3 声化学反应器
价格便宜
各种不同型号的超声清洗机的频率和功率都是固定的,
而且各不相同,因此不能用于研究不同频率与功率下的
声化学反应,也难以重复别人的试验结果。
:①声能利用率大,在反应液体中可获得相当高的超声功率
密度;②功率连续可调;③可改变辐射的声强
:①难以对反应液体进行控温:②探头表面易受空化腐蚀而污
(2)还原反应
超声波促进下的有机反应
(1)氧化反应
百分数分别对应传统反应和声化学反应的产率
(3)加成反应
产物1由自由基机理产生,产物2由离子机理产生,而产物3是这两种机
理共同作用的结果。
超声波有利于按自由基机理进行,在50℃下超声波
辐射1h,产物1的收率为38.7%,而搅拌15h只能得到33.1%的产物2
超声波促使CN分散在Al
2O3表面,降低了A12O3对于Friedel-Craffs
烷基化反应的催化活性,增大了CN-亲核取代的活性(5)偶合反应
氯硅烷的偶合,在传统条件下不能发生
Claisen-Schmidt缩合反应
Atherton-Todd反应
胺、亚胺及肟都易被磷酰化,而醇不能超声波作用下,醇也能顺利地磷酰化
传统的方法是在苯中回流10~12h,产率为15%;而在超声波辐照下,以甲醇为溶剂,反应15min,产率可达92%
二氯卡宾也可直接由固体产生
干反应——以无机固体
为介质的无溶剂反应
PEG-400为聚乙二醇400,相转移催化剂
7.3 等离子体有机合成
厦门大学谢素原等等离子体在有机合成中的应用
(1)合成反应
低温等离子体引发的有机化学反应:
气相中进行的电离、离解、激发和原子、分子内相
互结合以及加成反应
固体界面发生的聚合或固体的蚀刻、脱离
固体或液体表面的交联、分解反应引发的二次反应
脱除反应
开环反应
当流体的温度和压力处于其临界温度和临界压力以上时,称该流体处于超临界状态,此时的流体
(supercritical fluid缩写为SCF)称为超临界流体(supercritical fluid,缩写为SCF)
超临界流体作为反应介质或作为反应物参与的化学反应称为超临界化学反应(1)对扩散速度控制的均相液相反应,反应速率大大提高
(2)可使一些多相反应变为均相反应
(3)压力的增大使化学反应速率大幅度增加, 改变反应的选择性
(4)利用溶解度的变化使反应不断正向进行
(5)避免或减轻催化剂上的积炭
(6)可用价廉、无毒的超临界流体(如H2O, CO2等)作为反应介质
(2)Diels-Alder反应(5)氧化反应
Noyori
Tumas
Wu
固相合成法(solid-phasesynthesis)就是把底物或
催化剂锚合在某种固相载体上,再与其他试剂反
应,生成的化合物连同载体过滤、淋洗,与试剂
及副产物分离,这个过程能够多次重复,可以连
接多个重复单元或不同单元,最终产物通过解脱
试剂从载体上解脱下来
7.6 组合合成法
(3)甲磺酰氯的一锅合成
(4)邻氨基苯甲腈的一锅合成
该法认为经历了以下连续过程:S和CO反应生成SCO
邻卤硝基苯中卤素被代水解成H2S和CO2:邻卤硝基苯中卤素被H2S取代:将硝基还原为氨基后,在N和S原子间进行羰基化得到目标物当两种反应物处于不同的相(液液或固液)中时,
反应物彼此不能靠拢反应难以进行加入少量反应物彼此不能靠拢,反应难以进行。
加入少量
的“相转移催化剂”(phase transfer catalysis,
简称为PTC)使两反应物转移到同一相中,可以
使反应顺利进行,这种反应就称为相转移催化反
应。