铜催化卤代芳烃氨基化反应研究
摘要
含氮杂环化合物因其具有生物活性在制药以及农药工业领域具有重要的地位。例如喹唑啉酮、二氢喹唑啉酮和苯并咪唑及其衍生物等含氮杂化合物已经展现出各种优越的生物药物活性，如镇静催眠、抗惊厥、止咳、抗菌、利尿、抗抑郁等。目前，这些含氮杂环化合物的合成大多依赖2-氨基苯甲酸、2-氨基苯甲酰胺或1，2-二氨基苯衍生物，但是此类芳香胺的制备方法并不容易。
幸运的是我们开发出了一种简单的铜催化卤苯胺化反应，可以很好的解决这个问题。我们用NaN3为氨源，在乙醇中，用铜催化邻位取代卤苯发生Ullmann反应，生成产率较好的2-氨基苯甲酸、2-氨基苯甲酰胺和N-（2-氨基苯基）乙酰胺衍生物。这个Ullmann类反应大致经历了邻位取代卤苯与NaN3偶联得到邻取代叠氮苯，之后被乙醇还原的过程。其中乙醇既是溶剂也是还原剂[4]。
此方法具有经济性和实用性，而且，合成的芳胺类产物可以广泛的被应用于含氮杂环类化合物的合成中。
关键词：铜催化;Ullmann反应;NaN3;芳胺化
COPPER CATALYZED REACTION OF HALOGEATED
AROMATIC AMINE
ABSTRACT
Nitrogen-containing hetrocyclic compound in the formation of biologically active drugs or agents play an important role in the pharmaceutical and agrochemical industries. For example, quianzolinone derivatives，dihydroquinazolinones and benzimidazoles al e now known to show various useful biological and medicinal activities，such as hypnotic，sedative，analgesic，anticonvulsant，antitussive，antibacterial，diuretic，antihistamine，antidepressant and so on．At present,their preparation depends on the availability of the requisite 2-aminobenzoic acid derivatives,2-aminobenzamide derivatives and 1,2-diaminoarene derivatives．But the previous preparation methods of thosearylamines are not convenient．
Fortunately,we have developed a simple copper-catalyzed amination of o-functionalized haloarenes using NaN3as the amino source in ethanol，and the corresponding 2-aminobenzoic acid，2-aminobenzamide,and N-(-2aminophenyl) acetamide derivatives were obtained in good to excellent yields．The protocol undergoes one-pot Ullmann-type coupling of ortho-functionalized haloarenes with NaN3to give orthofunctionalized azidoarenes，followed reduction with ethanol，and ethanol acted as solvent and reductive agent.
The method is of economical and practical advantages，and the synthesized compounds can be widely used in the synthesis of various nitrogen-containing heterocyclic compounds．
KEY WORDS：Copper catalyst;Ullmann reaction;Sodium Azide;Amination
目录
1.引言 (1)
2.Ullmann反应 (3)
2.1 Ullmann反应的发展历史 (3)
2.2 Ullmann反应的研究领域 (4)
2.2.1 C-N 键的形成 (4)
2.2.2 C-C 键的形成 (6)
2.2.3 C-O键的形成 (10)
2.2.4 C-S 键的形成 (10)
2.2.5 C-P 键的形成 (11)
2.3 Ullmann反应的影响因素 (11)
2.4 对Ullmann反应的结论和展望 (13)
3.喹唑啉酮、二氢喹唑啉酮、苯并咪唑等含氮杂环化合物的合成进展 (15)
3.1 喹唑啉酮及其衍生物的应用及合成方法 (15)
3.1.1喹唑啉类化合物的应用 (15)
3.1.2 喹唑啉类化合物合成方法 (16)
3.2 二氢喹唑啉酮及其衍生物的合成方法 (18)
3.3 苯并咪唑及其衍生物的应用及合成方法 (18)
3.3.1苯并咪唑及其衍生物的应用 (19)
3.3.2 苯并咪唑类的合成 (21)
4.一级芳香胺的合成进展 (22)
4.1 催化加氢还原芳香硝基化合物制备芳胺 (22)
4.2 CO/H2O还原法制备芳胺 (24)
4.3 金属还原法 (24)
4.4 金属氢化物还原法 (25)
4.5 硫化碱还原法 (25)
4.6 电化学还原法 (26)
4.7 过渡金属催化一级芳香胺的合成 (26)
5.结论 (28)
参考文献 (29)
致谢 (30)
1引言
杂坏化合物是分子中含有杂环结构的有机化合物，即构成环的原子除碳原子外还至少含有一个杂原子，包括氧、硫、氮等。杂环化合物种类很多，占全部有机化合物的三分之一，是非常重要的一个部分。对生物化学和药学而言，杂环化合物占有突出地主要位。因为许多有关生理活性的化合物大多属于杂环化合物，他们的药用价值是显著的。许多的合成药往往含有杂环。而且杂环的重要性不仅局限于其生理活性和药用价值，他们在合成染料高分子材料中也有广泛的应用[17]。
在杂环化合物中，含氮杂环因其活性和药用价值在制药和农药工业中有重要的地位。如人体免疫缺陷病毒(HIV)药物ddI，抗肿瘤药物六甲蜜胺、氟脲苷，抗乙肝病毒药物盐酸万乃洛韦，农药如百草枯，咪唑乙烟酸等，图1-1都是含氮杂环化合物。
图1-1 几种含氮杂环药物和农药
在所有含氮杂环化合物中，喹唑啉酮及其衍生物是一类很重要的化合物。它们具有许多有用的生物、药用活性，如镇定安眠、止痛、抗痉挛、止咳抗菌、抗糖尿病、消炎、抗癌等。而且，许多包含此核心结构的用于治疗癌症的药物已经上市或在临床试验中，如雷替曲塞（Raltitrexed,治疗直肠癌），Ispinesib（用于治疗非小细胞肺癌，Ⅱ期临床研究）和Tempostatin(用于治疗膀胱癌，Ⅱ期临床研究)。
二氢喹唑啉酮具有广泛的生物学、药用和药理学作用，而且是抗癌菌素、抗生素、退热剂、止痛剂、利尿剂、抗组胺剂和抗抑郁剂的组成部分。
苯并咪唑也是一类很重要的含氮杂环化合物，在酶抑制剂、药物、有机发光二极
管和高分子材料中具有广泛的应用。
一些含氮杂环化合物的合成一直是有机化学家研究的热点之一。在为数众多的合成方法中，构建C-N键是重中之重，而铜催化Ullmann偶联构建C-N键是一种非常重要的方法，近些年来吸引了广大化学研究者的注意。越来越多的铜催化Ullmann交叉偶联的方法被建立起来。
下面，本论文将着重介绍铜催化Ullmann偶联反应及喹唑啉酮、二氢喹唑啉酮和苯并咪唑等含氮杂环的应用及合成研究进展。
2 Ullmann反应
2.1 Ullmann反应的发展历史
早期的Ullmann 反应中需要苛刻的反应条件（高温、强碱、当量的铜或者铜盐，较长的反应时间），而且产率不高，导致了这个反应较难推广应用。在Ullmann反应一百多年的发展过程中，化学家们发展了很多方法来克服以上缺点。在钯和镍催化剂被发现和应用以后，人们发现钯和镍具有反应条件温和、反应简单以及后处理简单等优点。但钯催化剂价格昂贵，以及要用不稳定并且剧毒的有机磷做配体，镍催化剂的毒性本身就很大。为了克服以上缺点，寻找廉价并且低毒的有效催化剂，化学家们对铜催化的Ullmann 反应又产生了浓厚的兴趣[20]。
Buchwald小组、Hartwig小组和马大为小组在传统Ullman反应的复兴中做出了开创性工作，他们的主要贡献在于[10]：（1）使用合适的配体、碱和溶剂，使该反应在温和的条件下就可以进行；（2）拓展了该反应形成碳－碳和碳－杂键底物的适用范围以及官能团兼容性，并把这一反应由芳基化合物拓展到烯基化合物的交叉偶联。关于这方面的改进的新的文献报道不断，这表明这一领域已经成为最近几年的研究热点之一，有人评论Ullmann反应进入了“后Ullmann 化学时代”。
Ullmann反应可以用下面的通式表示,如图1-2。
图2-1 Ullmann反应通式
从上面的通式中，我们可以看出，在典型的Ullmann 反应中，将不饱和卤代物和亲核体进行偶联时需要铜源，最具代表性的就是CuI。在某些情况下，单质铜以及两价铜盐都能很好的促进反应的进行。常用的碱是K2CO3，Cs2CO3，K3PO4等等，通常无机碱比有机碱应用要多。在很多情况下，碱的选择要比铜源的选择来的更重要，认为只有当碱的去质子速度和偶联速度相匹配时才能使反应很好的进行。现Ullmann反应由于配体的引入，开始从大极性、高沸点溶剂向环境友好溶剂过渡，如THF,DME 等等。配体
的选择因反应而异，但总体上选择含氮或含氧的双齿配体，也有用氨基酸和磷配体的。N， N-二甲基乙二胺配体是应用最多，效果较好的配体[1]。
2.2 Ullmann反应的研究领域
目前，对Ullmann 反应的研究主要集中C－N键、C－C键、C－O键、C－S（Se）键、C－P键以及C－X键等的形成上，其中对C－N键C-C键的形成研究最多，范围也最广泛。下面主要介绍C－N键、C－C键、C－S（Se）键、C－P键的形成。其中重点介绍C-N,C-C 键的形成[3]。
2.2.1 C-N 键的形成
在Ullmann 偶联反应研究中，C-N 键的形成应该是研究的最为系统和最为透彻的。氮源可以是酰胺、胺、烯胺和氮杂类化合物，卤代物可以是碘代及溴代苯，某些情况下，氯代苯和酰胺也可以很好的反应。最近，烯基碘代物和烯基溴代物也成功的实现了和酰胺类含氮化合物的偶联，并应用于有机合成中。在1998年，马大为等报道了卤代芳烃与α-氨基酸之间进行偶联得到N-芳基-α-氨基酸的反应。该反应使用CuI 作为催化剂，溶剂为DMA ，反应条件温和。此后，马大为小组在此工作基础上，发展了以氨基酸或氨基酸衍生物为配体来促进Ullmann反应的方法，拓展了底物的适用范围，把该方法应用到芳胺、烯基酰胺以及烯基叠氮等的合成。Buchwald等人最近比较系统的研究了铜催化的胺芳基化和烯基化反应。经过反复的优化，Buchwald 小组最终找到了一种通用的C－N偶联方法，该方法反应条件温和、简单、而且高效。在研究中，他们发现配体在该反应中起着及其重要的作用，如果不用配体，在他们的实验条件下该反应基本上不发生[11]。在他们的研究体系里，N， N- 二甲基乙二胺类配体的效果最好，使用这该类配体以1-5mol%的CuI作为催化剂，部分反应就能以高达99％的收率得到预期产物，一些底物在较低温度甚至在室温条件下反应也能取得很好的结果。这与传统的Ullmann反应通常需要200 ℃以上的高温条件相比无疑是一个巨大的进步。
(1) 取代芳香烃与含氮化合物的偶联反应
图2-2 .铜催化芳香胺，脂肪胺，酞胺，以及氮杂环等的芳香化反应
取代芳香烃与含氮化合物的偶联反应反应式如图2-2所示。其中包括取代芳香烃与芳香胺的偶联反应、与脂肪胺的偶联反应、与酞胺的偶联反应以及与含氮杂环类化合物的偶联反应。化学家们在成功实现这类反应的过程中开发了各种各样的配体，为此类反应增加了更多的可选途径[16]。
（2）烯基、炔基酞胺类化合物的合成
图2-3烯基、炔基酞胺类化合物的合成
1991年，Ogawa课题组首次报道了取代烯烃与含氮化合物的偶联反应，但是只得到中等收率。Buchwald课题组对该反应进行了优化，他们以N, N-二甲基乙二胺为配体，在THF溶液中50-70℃条件下完成了了此反应，并获得较高的产物收率。不久后，马大为课题组用廉价易得的氨基酸作为配体对此反应进行了优化，也获得理想的产物收率。
2004年，Hsung课题组报道了在60-95℃条件下实现了取代炔烃与酞胺的偶联反应，这是首次此类型反应在如此温和条件下进行。他们课题组以硫酸铜为催化剂，用1，10-菲罗啉为配体来催化反应体系，获得较高的产物收率。随后，Hsung课题组和
Trost课题组分别报道了取代炔烃与氨基甲酸酯，尿素等的偶联反应并获得理想的产物收率。
2.2.2 C-C 键的形成
1901年，德国化学家Ullmann首次报道了在高于200℃的条件下，两分子邻硝基溴苯在一定当量的铜粉存在的条件下生成联苯化合物的偶联反应，反应如图2-4所示
图2-4乌尔曼反应：联苯化合物的生成
经过化学家们无数的探索和改进，现在铜作为催化剂的适用范围己经很广，通过加入合适的配体，该反应可以在很温和的条件下实现多种类型的C一C偶联反应。
（1）卤代芳香烃与炔烃的偶联反应
图2-5 铜催化卤代芳烃与炔烃的偶联反应
1993年，Miura首次报道了以CuI作为催化剂，以PPh3为配体，以K2CO3作为碱的条件下，在DMF溶液中成功实现了卤代芳香烃与炔烃化合物的偶联反应。在他的反应中，溴代芳烃不容易与炔烃偶联，收率低于30%，活泼的碘代芳烃较容易与炔烃发生反应，得到较高的产物收率。2007年，李金恒用DABCO作为配体，在相似的反应条件下，成功使氯代芳烃与炔烃发生偶联反应，得到理想的产物收率[1]。
国内马大为课题组在此领域做出了开创性工作，他们也以CuI作为铜源催化剂，首次用廉价易得的氨基酸作配体，成功使溴代和碘代芳香化合物与炔烃发生偶联反应，并扩大了底物的应用范围，获得了较高的收率。
目前，化学家们己经做了很多工作改进和优化铜催化卤代芳烃与炔烃的交叉偶联反应，他们通过使用微波，纳米铜粒子，或者表面活性剂，是反应可以在温和低耗以及低污染的条件下进行，并且得到了理想的产率。
此外，Venkataraman和马大为还分别实现了铜催化卤代芳香烃与炔烃生成杂环化合物的偶联反应。Venkataraman的反应体系为[Cu(phen)(Ph3P)2]NO3-碳酸铯-甲苯，马大为的反应体系为CuI/(L-脯氨酸)-碳酸钾-DMF，反应如图2-6所示
图2-6 铜催化卤代芳烃与炔烃的杂环化反应
（2）烯烃与炔烃的偶联反应
图2-7 铜催化烯烃与炔烃的偶联反应
铜催化烯烃与炔烃的偶联反应也是由Miura首次报道的，他的反应体系为
CuI/Ph3P-碳酸钾-DMF或DMSO。Miura课题组发现，此反应中配体是必不可少的，在无配体的条件下，仅得到微量目标产物。另外，他们还发现E构型的卤代烯烃的反应活性比Z构型的卤代烯烃高。后来，马大为课题组在更温和的条件下报道了铜催化烯烃与炔烃的偶联反应，并且在他的反应体系中，E构型和Z构型的碘代烯烃都能参与反应并得到理想的产物收率。他的反应是在80℃条件下，以CuI/N, N-二甲基甘氨酸-碳酸
铯-二氧六环为反应体系进行的。
Venkataraman课题组扩大了此类反应底物的官能团的应用范围，他们同样也成功使E构型和Z构型的碘代烯烃都能参加反应，在他的反应体系中，底物的官能团包括醚、硫醚、硝基、腈、酯基以及芳基等等，产物收率均较高。
Hoshi课题组在室温条件下成功实现了这类反应，但是他使用毒性较大的硼烷作为取代基，所以难以推广应用[18]。
（3）烯烃间的偶联反应
图2-8 铜催化烯烃间的偶联反应
铜催化交叉偶联反应为1, 3-二烯类化合物的合成提供了一条重要的途径和方法。Liebeskind课题组报道了室温条件下，在NMP溶液中以CuTC作为铜源催化剂，成功实现了碘代烯烃分子间的偶联反应，得到的产物收率也很高。通过使用Sn(BU)3作为烯烃的取代基，Liebeskind课题组成功实现了不对称1, 3-二烯类化合物的合成并得到较高的收率。
1996年，Piers课题组首次报道了卤代烯烃与烯基氢化锡发生了分子内烯烃的偶联反应。后来他们课题组改进了此方法，使分子内两个烯基三甲基氢化锡发生直接发生偶联反应，并且得到理想的产物收率。他的反应体系是在NMP为溶液，以氯化铜作为铜源催化剂，低于90℃的条件下进行的。
（4）卤代芳香烃与烯烃的偶联反应
图2-9铜催化芳香烃与烯烃的偶联反应
1996年，Liebeskind课题组报道了室温条件下，在NMP溶液中以CuTC作为铜源催化剂，几分钟内就可以完成卤代芳香烃与烯烃的偶联反应。不过他们课题组用三丁锡基芳香化合物与碘代烯烃进行反应，毒性较大。
同年，Kaiig. S. K.课题组用芳香烃的超价碘盐化合物作为底物室温下实现了此反应。他们的反应体系是在DMF溶剂中，用价格比较便宜的CuI作为铜源催化剂。
2006年，我国李金恒课题组首次以铜纳米颗粒为催化剂实现了溴代芳烃与烯烃的偶联反应[5]。
（5）炔烃间的偶联反应
图2-10 铜催化炔烃间的偶联反应
在对称的1，3-二炔的合成方面，2000年Mori课题组报道了60℃条件下，以CuCl 为催化剂，DMF为溶剂，高效率实现了对称1, 3-二炔的合成。Mori课题组发现，极性溶剂DMF，可能作为配体与CuCI配合来促进该反应的顺利进行。2004年，Saa课题组报道在室温条件下实现了该反应，他的反应体系为CuI/TMEDA-丙酮。2006年，江焕峰课题组在较温和的条件下实现了该反应，他没有对炔烃进行修饰而使其直接发生偶联反应。他的反应体系为CuCI-醋酸钠-甲醇，在40℃条件下用二氧化碳做保护气体。
在不对称的1, 3-二炔的合成方面，2002年Mori课题组发现，当炔烃的取代基较
大时，比如三甲基硅基炔烃，可以与卤代炔烃反应生成不对称1, 3-二炔化合物.他们课题组发现这一方法被很多化学家认可和应用。
近几年来用Ullmann反应形成C－C键的研究主要集中在三方面：芳基的氰化、1,3- 二羰基化合物亚甲基的芳基化以及对末端炔烃的交叉偶联。用氰化亚铜将卤素原子交换成氰基（Rosenmund－von 反应）是有机合成的经典方法之一，但该反应需要用当量甚至过量的CuCN 在极性溶剂中高温反应，而且反应需要相当长时间。最近，Buchwald 等人用类似于其他Ullmann 反应的条件实现了在温和条件下将芳基以及芳香杂环卤代物氰化。该反应具有和好的基团兼容性，但对空气和水分比较敏感，并且需要当量较昂贵的二胺配体[2]。
2.2.3 C-O键的形成
1905年，Ullmann首次报道了铜催化醚的合成，但是由于乌尔曼反应本身的局限性，比如强碱，高温，当量的铜催化剂等等都限制了这个反应的应用。与C-N的偶联反应一样，化学家们通过在反应体系中加入配体，成功的实现了铜催化C-O的偶联反应。最初的时候化学家们主要是采取各种手段对芳香化合物进行活化，比如引入氢化锡，超碘盐等官能团，虽然可以在比较温和的条件下完成反应，但是这些芳香化合物毒性较大且不易制备，因此也没有得到广泛的应用。
1998年，Evan课题组，Lam课题组和Chan课题组分别对此进行了改进。他们使用硼酸酯取代芳香化合物作为底物，使用当量的醋酸铜作为催化剂，在室温下实现了二芳基醚的合成，并获得较高的收率。但是这个反应也存在局限性，它所使用的底物也需要特别制备且有一定毒性，因此限制了其应用范围。
目前，随着越来越多的配体被科学家们发现和应用，C-O的偶联反应己经可以很容易的进行，并且反应的底物也得到很大的扩展，不再需要特别制备。在一定的配体存在下，卤代芳香烃或者烷烃可以和许多类化合物直接偶联生成C-O键，如酚、脂肪醇、酮以及酞胺等等。
2.2.4 C-S 键的形成
在众多具有药物活性的化合物中，芳基硫醚结构是很常见的。因此，用Ullmann 反应形成C－S 键也引起了化学家们的广泛关注，对该类反应的研究也比较多，主要是
芳基卤代物和烯基卤代物和硫酚、硫醇的偶联，以及芳基卤代物和磺酸盐的偶联上。对形成C－Se 键的研究较少，只有少数几篇报道，分别是芳基卤代物和苯硒酚、二苯基过硒醚以及三丁基锡基硒苯在铜催化下的偶联。
2.2.5 C-P 键的形成
虽然形成C－P键的报道只有少数几篇，但也显示了铜催化在该领域的巨大潜在作用。通常C－P键是通过磷试剂的和亲电试剂或亲核试剂的偶联得到的，铜催化的反应在这两方面都有成功的例子。
2.3 Ullmann反应的影响因素
铜催化的Ullmann偶联反应影响反应的最关键的因素如铜盐催化剂、配体、碱溶剂以及氮气、氩气等无氧环境都在大量研究中逐步清晰，研究者可以通过选择合适的催化条件获得令人满意的反应结果[4]。
(1)溶剂的影响
溶剂对Ullmann反应的影响主要有以下两个方面：
首先，影响反应物、催化剂等的溶解性，从而影响到反应的均匀性、反应物与底物的充分接触等。
其次，影响反应温度的调节。不同溶剂的沸点不同，如78℃的乙醇，100℃的水，153℃的DMF，189℃的DMSO，反应需要根据所需温度选择溶剂。
表2-1文献中使用的溶剂
表2-1中列举的是文献中使用的一些溶剂。尽管异丙醇与水等质子性溶剂可以用作Ullmann反应的溶剂，但是对大部分的Ullmann反应来说，而非质子性溶剂如DMF、DMSO往往效果好。这可能是由于非质子性溶剂极性大，有利于反应底物、亲核试剂、铜盐配体和碱的溶解，同时不会有氢离子这种被认为对反应不利的离子出现。
(2)配体的影响
配体对于反应的影响非常重要。通常Na，适量配体(20-40mol%)能够显著地提高反应的效率。配体之所以能催化反应，原因可能是配体与铜盐形成配合物，使铜D层轨道达到18电子的稳定状态，降低了反应过程的活化能。当然，这样的解释还缺乏具体的实验的支持。关于配体对反应的具体影响，还需更为细致的研究。
表2-2 文献中使用的一些配体
表2-2列举的是文献报道常用的配体，这些配体都是含氮、氧等具有孤对电子杂原子的双齿配体。与Pd和Ni催化所需要的有机磷配体相比，含氮、氧的配体不仅毒性较小，而且稳定性明显增强。就这一点而言，铜催化的偶联反应具有显著的优越性。但从表2-2可以看出，尽管研究者设计、合成和使用了一些催化配体，并取得了较好的结果，仍旧缺少具有一定普适性的催化配体以满足合成的需要。
在这些配体中，Ｎ，Ｎ-二甲基乙二胺，L-脯氨酸,1，10-菲咯啉应用最为普遍。可以看出，这些配体都有一定的空间分布，这也许可以解释为铜络合的需要。
（3）铜盐催化剂的影响
铜盐作为催化剂，是Ullmann反应最重要的反应条件之一。在已有的研究中表明，铜盐的种类、价态及相对量对反应都有至关重要的影响。目前多采用较为简单的一价、二价铜盐作催化剂。
表2-3中是以往文献中常用的一些铜盐。这些铜盐在不同的文献报道中催化效果不一样，铜盐影响反应的具体因素目前尚不是很清楚。然而，在使用过的所有铜盐中，CuI使用的最为广泛，如Buchwald、马大为、付华等研究小组，将CuI作为催化剂应用到多种类型的反应中，取得了良好的效果。这可能由于CuI制备简单，制备成本低廉；在空气中能够稳定保存；并且ｒ离子的存在可能也促进了反应。当然，究竟何种铜盐
效果最好，还得尝试。
表2-3 文献中使用的一些铜盐
（4）碱的选择碱对Ullmann反应的影响主要在于Ullmann反应生成最终产物同时生成氢卤酸，加入碱可以中和成盐，有利于反应平衡向正向移动，在诸多的反应中都发现碱的加入与否直接影响反应能否发生。因此，选择合适的碱对于反应的进行至关重要。
尽管目前报道的文献中，所用的碱种类很多，Cs2CO3、K2CO3和K3PO4仍是使最广泛碱。选择碱不是碱性越大越好，而是碱性适合最好，过大过小的碱性对反应都是不利的。而类似碱细微的差别对反应的影响，只能通过实验来验证。
表2-4 文献中使用的一些碱
2.4 对Ullmann反应的结论和展望
综上所述，Cu 催化的交叉偶联反应适用范围较广，而且反应成本低廉。尽管在某些反应中仍然存在着效率较低、反应条件不够温和等缺点，然而只要经过深入研究，Cu 催化的交叉偶联反应还是能够较好地实现Pd 和Ni 催化的效果。鉴于Cu 盐具有廉价、稳定以及低毒的优点，Cu 催化的交叉偶联反应必将会在医药以及日用化工品等的合成中得到广泛的应用。
目前关于Cu 催化交叉偶联反应的几个关键问题包括：(1) 如何进一步优化Cu 催化反应的效率,并使之能够满足工业生产的要求；(2) 如何进一步寻找适合Cu 催化的
配体,发现新颖的反应通道；(3) 如何实现反应中的化学和立体选择性，并能够完成多步联串反应(cascade reaction)；(4) 如何理解Cu 催化交叉偶联反应的机理。解决这些问题不仅在基础研究中有重要的意义，而且在开发应用中有着诱人的前景。我们期望更多的研究者能够对这一方向产生兴趣。
3 喹唑啉酮、二氢喹唑啉酮、苯并咪唑等含氮杂环的合成进展
喹唑啉酮、二氢喹唑啉酮、苯并咪唑等含氮杂环化合物是很多天然产物的核心结构，人们发现这些杂环化合物往往具有很高的生物活性，在生物制药方面有广泛的应用前景。这些含氮杂环化合物的合成研究一直是研究的热点，而且合成的方法很多。下面将主要介绍这三种含氮杂环的合成进展。其中喹唑啉类重点介绍。
3.1 喹唑啉酮及其衍生物的应用及合成方法
3.1.1喹唑啉类化合物的应用
近些年科学研究发现，喹唑啉类化合物具有多重生物活性，主要表现在对表皮生长因子受体(EGFR)或其酪氨酸激酶(EGFR-TK)、血管内皮生长因子受体(VEGFR)、血小板衍生生长因子受体(PDGFR)、神经生长因子受体((NGFR)及其他多个作用靶点的抑制活性，从而发挥抗癌、抗菌、抗病毒等多种药理作用。许多含有喹唑啉母核结构的药物已经上市销售。由阿斯利康公司研制吉非替尼Iresa，主要用于肺小细胞肺癌治疗，是一种表皮生长因子受体抑制剂[9]。埃洛替尼是美国OSI Pharmaceuticals公司开发的口服抗肿瘤药，用于治疗胰腺癌和转移性肺小细胞肺癌。1997年在美国上市血小板凝聚抑制剂阿那格雷，目前用于治疗与血小板增多有关的各种病症，是第一个被批准用于特发性血小板增多症的药物（图3-1）
图3-1 含有喹唑啉结构片段的药物
很多生物碱都以喹唑啉的结构作为分子骨架，这些生物碱可以从很多植物或动物中提取出来。第一个从生物中提取的喹唑啉生物碱是鸭嘴花碱(Peganine)，于1888年从植物大鸭嘴花(又称牛舌兰)中得到;Batracyclin是一种细胞毒素，具有抗病毒、
抗真菌等活性;骆驼蓬醇碱(Peganol)是从茨琴科植物骆驼蓬提取出来的，具有兴奋中枢神经系统作用(图3-2)
图3-2 天然产物中喹唑啉衍生物
3.1.2 喹唑啉类化合物合成方法
文献报道的喹唑啉酮及其衍生物得合成方法很多。在这些报道的合成方法中，多是利用邻氨基苯甲酸或者邻氨基苯甲酸胺等的乙酰化-环化反应[4]，并且反应通常会经过邻氨基苯甲酸胺中间体。
（1）以邻氨基苯甲酸为原料
以邻氨基苯甲酸为原料合成喹唑啉酮及其衍生物的方法主要有酸酐、醋酸胺法（图3-3（a）），醋酸胺、原酸酯法（图3-3（b））和亚胺只法（图3-3（c））等方法，这些方法都是能有效合成较高产率的喹唑啉酮及其衍生物。
钯催化反应及其机理研究 摘要：目前过渡金属催化的有机反应研究一直是一个比较热的话题，其中由于钯催化的反应活性和稳定性等原因，使其在有机反应中得到了广泛的使用，被全球广泛关注。本文主要列举了钯催化的交叉偶联反应的机理，及与偶联反应相关的钯催化的碳氢键活化反应、钯催化的脂肪醇的芳基化反应等的机理。 关键词：过渡金属催化偶联反应钯催化机理 1.引言 进入二十一世纪以后，钯催化的偶联反应已经建立了比较完整的理论体系，研究的侧重点也和以前有所不同化学键的断裂和形成是有机化学的核心问题之一。在众多化学键的断裂和形成方式中，过渡金属催化的有机反应有着独特的优势：这类反应通常具有温和的反应条件，产率很高并有很好的选择性（包含立体、化学、区域选择性）。很多常规方法根本无法实现的化学反应，采用了过渡金属催化后可以很容易地得到实现。在众多过渡金属中，金属钯是目前研究得最深入的一个。自上世纪七十年代以来，随着 Kumada，Heck，Suzuki，Negishi [1]等偶联反应的陆续发现，钯催化的有机反应发展十分迅速，时至今日，钯催化的偶联反应作为形成碳-碳、碳-杂键最简洁有效的方法之一，已经得到了广泛应用。 2.钯催化各反应机理的研究 2.1.钯催化的交叉偶联反应 自上世纪七十年代以来，随着 Kumada，Heck，Suzuki，Negishi 等偶联反应的陆续发现[1]，钯催化的有机反应发展十分迅速，时至今日，钯催化的偶联反应作为形成碳-碳、碳-杂键最简洁有效的方法之一，已经得到了广泛应用[2]。交叉偶联，就是两个不同的有机分子通过反应连在了一起（英文中交叉偶联为crosscoupling，同种分子偶联为 homo coupling）。 2.1.1Heck反应 Heck 反应是不饱和卤代烃和烯烃在强碱和钯催化下生成取代烯烃的反应，是一类形成与不饱和双键相连的新 C—C 键的重要反应[3]。反应物主要为卤代芳烃（碘、溴）与含有α－吸电子基团的烯烃，生成物为芳香代烯烃。所用的不饱和卤化烃是一类芳基化合物。亲电性不饱和碳（sp 或 sp2杂化）与亲核性碳、氮、氧、硫、硒原子经过某些过渡金属的催
本科毕业设计 任务书 题目年产20万吨合成氨变换工段及换热器的设计 学院化学与材料工程专业化学工程与工艺班级06化工学号0611401110学生姓名范重泰指导教师乔迁 温州大学教务处制
温州大学本科毕业设计任务书 一、设计的主要任务与目标： 主要任务： 1.阅读资料，了解国内外合成气和CO变换工艺 2.根据实习地—巨化集团合成氨厂的资料，确定CO变换工艺 3.完成设计说明书及相应的图纸 主要目标： 年产20万吨合成氨变换工段工艺以及换热器的设计 1.完成带控制点的工艺流程图 2.完成换热器的设备图 二、设计的主要内容与基本要求： 主要内容： 1.确定合成氨变换工段的工艺路线，生产方法的论证 2.根据规定的年产量准确的进行车间的物料和热量衡算。 3.根据确定的生产工艺条件并结合物料横算对换热器进行衡算。 4.计算换热器设备的体积、主要尺寸和进出口管径及材质规格。在设计中，记录各个过程的详细计算过程。 5.设计图纸的绘制，工段工艺流程图和设备图.
基本要求： 1.完成对生产工艺的设计及工艺流程图 2.完成换热器的设计及相应的设备图 三、计划进度： 1、2010.2.14-2010.2.19 查阅相关资料、确定论文的题目、资料收集并整 理。 2、2010.2.20-2010.2.27 确定设计方案，并做开题报告、任务书。 3、2010.2.28-2010.5.10 进行设计 4、2010.5.11-2010.5.19 进行总结、撰写论文并上交 5、2010.5.20-2010.5.27 导师审阅论文及修改 6、2010.5.28 准备论文答辩
四、主要参考文献： [1] 陈声宗. 化工设计[M] .北京: 化学工业出版社, 2001: 15-81. [2] 胡建生，江会保. 化工制图[M].北京：化学工业出版社 [3] 贺匡国.化工容器及设备简明设计手册[M].北京：化学工艺出版社. [4] 赵军，张有忱，段成红.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社. [5] 陈英南，刘玉兰. 常用化工单元设备的设计[M].上海：华东理工大学出版社. [6] 董大勤. 化工设备机械基础[M].北京: 化学工业出版社, 2002: 164-202, 247-308. [7] 贾绍义, 柴诚敬. 化工原理课程设计[M].天津: 天津大学出版社, 2002(2007.重印): 101-134. [8] 谢端绶, 苏元复. 化工工艺算图（第一册）[M].北京: 化学工业出版社, 1982(1985.重印): 1-158. [9] 胡建生，江会保. 化工制图[M].北京：化学工业出版社. [10] 陈声宗.化工过程开发与设计[M].北京：化学工业出版社，2005 [11] 茅晓东,李建伟.典型化工设备机械设计知道[M].上海：华东理工大学出版社. [12] 崔小明. 国外聚丙烯生产工艺及催化剂技术进展[J].科技经纬.2005年第一期. [13] 崔小明聚丙烯的供需现状及发展前景[J].化学工业.2008年5月第26卷第5期. [14] 孙涛，张宝森，刘田库. 聚丙烯生产工艺进展[J].辽宁化工.2007年6月第36卷第6期 指导教师（签名）： 年月日学院审核意见： 签名： 年月日注：任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交学院本科毕业设计领导小组审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。
钯催化交叉偶联反应 钯催化交叉偶联反应是一类用于碳碳键形成的重要化学反应，在有机合成中应用十分广泛。 简介： 为制造复杂的有机材料，需要通过化学反应将碳原子集合在一起。但是碳原子在有机分子中与相邻原子之间的化学键往往非常稳定，不易与其他分子发生化学反应。以往的方法虽然能令碳原子更加活跃，但是，过于活跃的碳原子却又会产生大量副产物，而用钯作为催化剂则可以解决这个问题。钯原子就像“媒人”一样，把不同的碳原子吸引到自己身边，使碳原子之间的距离变得很近，容易结合——也就是“偶联”。这样的反应不需要把碳原子激活到很活跃的程度，副产物比较少，因此更加精确而高效。赫克、根岸英一和铃木章通过实验发现，碳原子会和钯原子连接在一起，进行一系列化学反应。这一技术让化学家们能够精确有效地制出他们需要的复杂化合物。 发展阶段： 一、大约100年前，法国化学家维克多·格林尼亚发现，将一个镁原子同一个碳原子偶联在一起，会将额外的电子推向这个碳原子，使得它能够更容易同另外一个碳原子连接在一起。不过，科学家们发现，这样的方法在创造简单的分子时起到了效果，但是在对更为复杂的分子进行合成时，却在试管里发现了很多并不需要的副产品。 二、早在上世纪60年代，赫克就为钯催化交叉偶联反应奠定了基础，1968年，他报告了新的化学反应——赫克反应，该反应使用钯作为主要的催化剂来让碳原子连接在一起。 三、1977年，根岸英一对其成果进行了精练，他使用一种有机氯化物作为催化剂；两年后，铃木章发现使用有机硼化合物的效果会更好。应用： 如今，“钯催化交叉偶联反应”被应用于许多物质的合成研究和工业化生产。例如合成抗癌药物紫杉醇和抗炎症药物萘普生，以及有机分子中一个体格特别巨大的成员——水螅毒素。科学家还尝试用这些方法改造一种抗生素——万古霉素的分子，用来灭有超强抗药性的细菌。此外，利用这些方法合成的一些有机材料能够发光，可用于制造只有几毫米厚、像塑料薄膜一样的显示器。科学界一些人士表示，依托“钯催化交
卤代芳烃的毒性 第九章卤代芳烃的毒性 第一节卤代有机化合物 一、卤代作用 在陆生和淡水水生生物中很少见到以共价结合的卤素作为必要的组分而存在，但甲状腺素中有共价键 结合的碘。 卤离子易于同碳原子结合，尤其是不饱和碳原子，可改变分子的特性。： (1) 增加分子量、比重、熔点和沸点，降低蒸汽压 (2) 增加混合物的稳定性。C-X比C-H结合更强。 二、卤代有机化合物的环境行为 联苯类： ClCl ClCl ClCl 联苯3,3’,4,4’,5,5’－六氯联苯 呋喃： ClClO ClClOO 呋喃二苯并呋喃 2,3,7,8－四氯代二苯并呋喃（2,3,7,8－TCDF） 二噁英： OOOClCl ClClOOO
对－二噁英二苯并二噁英 2,3,7,8－四氯代二苯并二噁英（2,3,7,8－TCDD）有机卤化物水溶性很差。卤化程度越高，水溶性越差。但可与其他非极性物质混溶，即有机卤化物是 亲脂的。易于转移到脂肪组织中储存而很少参与生物转化和排泄过程。 持久性和亲脂性是生物浓缩的主要决定因素，而水溶性和挥发性是在环境中迁移的决定因素。 在水生和海洋环境中，一些低氯代或对位氯代的同系物可溶于水或挥发到大气中，而高氯代的同系物 则附在颗粒物上，并沉降。 PCBs在环境中的迁移转化行为 1、在大气中的转移 PCBs污染最初是在赤道至中纬度地区，然而目前在北极和其他遥远地区都发现了PCB，这其中大气 传输的作用不可忽视。大气：高挥发性的卤代物迅速扩散，低或中等挥发性卤代物被短距离输送或存留 在其他物质中相当时间。 在大气中的损失途径主要有两条： （1）直接光解和与OH、NO3等自由基以及O3作用。尤其是OH自由基，估计全世界每年约有0.6％的 PCBs由于OH基反应而消失。 （2）雨水冲洗和干湿沉降。实现从大气向水体或土壤的转移。 2、在土壤中的迁移 土壤中PCBs主要来源于颗粒沉降，有少量来源于污泥作肥料，填埋场的渗漏以及在农药配方中使用
XXXX大学研究生学位课程论文（2012 ---- 2013 学年第一学期） 学院（中心、所）：化学化工学院 专业名称：应用化学 课程名称：高等有机化学 论文题目：金属有机化学中的钯催化的反应 授课教师（职称）XXXX（教授） 研究生姓名：XXXX 年级：2012级 学号：XXXXXXXXX 成绩： 评阅日期： XXXX大学研究生学院 2012年12 月25 日
金属有机化学中的钯催化的反应 XXXXXX （XXXX大学化学化工学院，山西，太原，030006） 摘要：过渡金属钯在金属有机化学方面具有丰富的反应性，在各类有机化学反应中如氢化、氧化脱氢、偶联、环加成等反应中，钯是优良的催化剂，或是催化剂的重要组分之一。本文在查阅大量近几年文献资料的基础上，综述了钯催化的反应，同时综述了钯催化反应的机理以及钯催化反应的研究现状。 关键词：钯，催化剂，反应机理，研究进展 1钯催化的反应类型及反应机理 在现今炼油、石油化工等工业催化反应中，有很多的钯催化反应，尤其是氢化反应中的选择加氢，以及氧化反应中选择氧化生产乙醛、醋酸乙烯、甲基丙烯酸甲酯，均广泛采用和开发钯催化剂。对石油重整反应，钯也是常选取的催化剂组分之一。 1.1氢化反应 钯催化剂具有很大的活性和极优良的选择性，部分氢化选择性高，常用作烯烃选择性氢化催化剂。 1.1.1反应式及反应机理 反应底物首先和氢气分子分别被吸附到催化剂上，然后和催化剂的活性中心形成配位键，最后完成氢的转移，氢和反应底物形成σ-键。 1.1.2反应方程式举例 1.2氧化反应 烯烃和炔烃是十分常见并且重要的有机化合物，选择性地氧化这类不饱和碳氢化合物一直是化学工业和学术界的重要研究目标之一。 1.2.1分子氧参与的钯催化烯烃的氧化反应 根据亲核试剂的不同，如氧、氮和碳等亲核试剂，把催化烯烃的氧化反应可以形成C-O、C-N和C-C键。 1.2.1.1反应机理 钯催化烯烃的氧化反应都经过三个过程:首先，把插入烯烃形成新的C-Pd键;接着，有机钯中间体进行β-H消除产生Pd(0);最后，Pd(0)被重新氧化为Pd(П)。 1.2.1.2形成C-C键 1.2.1.2.1烯-烯偶联
第九章卤代芳烃的毒性 第一节卤代有机化合物 一、卤代作用 在陆生和淡水水生生物中很少见到以共价结合的卤素作为必要的组分而存在，但甲状腺素中有共价键结合的碘。 卤离子易于同碳原子结合，尤其是不饱和碳原子，可改变分子的特性。： (1)增加分子量、比重、熔点和沸点，降低蒸汽压 (2)增加混合物的稳定性。C-X比C-H结合更强。 二、卤代有机化合物的环境行为 联苯类： Cl Cl Cl Cl Cl Cl 联苯3,3’,4,4’,5,5’－六氯联苯 呋喃： O O O Cl Cl Cl Cl 呋喃二苯并呋喃2,3,7,8－四氯代二苯并呋喃（2,3,7,8－TCDF） 二噁英： O O O O O O Cl Cl Cl Cl 对－二噁英二苯并二噁英2,3,7,8－四氯代二苯并二噁英（2,3,7,8－TCDD）有机卤化物水溶性很差。卤化程度越高，水溶性越差。但可与其他非极性物质混溶，即有机卤化物是亲脂的。易于转移到脂肪组织中储存而很少参与生物转化和排泄过程。 持久性和亲脂性是生物浓缩的主要决定因素，而水溶性和挥发性是在环境中迁移的决定因素。 在水生和海洋环境中，一些低氯代或对位氯代的同系物可溶于水或挥发到大气中，而高氯代的同系物则附在颗粒物上，并沉降。 PCBs在环境中的迁移转化行为 1、在大气中的转移 PCBs污染最初是在赤道至中纬度地区，然而目前在北极和其他遥远地区都发现了PCB，这其中大气传输的作用不可忽视。大气：高挥发性的卤代物迅速扩散，低或中等挥发性卤代物被短距离输送或存留在其他物质中相当时间。 在大气中的损失途径主要有两条： （1）直接光解和与OH、NO3等自由基以及O3作用。尤其是OH自由基，估计全世界每年约有0.6％的PCBs由于OH基反应而消失。
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 1前言 (1) 2三个重要发展阶段 (2) 2.1发现钯催化效应 (2) 2.2赫克反应 (2) 2.3进一步发展 (2) 3形成C-C健研究进展 (2) 3.1钯催化Suzuki偶联反应合成C-C健 (2) 3.1.1有配体钯催化Suzuki偶联反应合成C-C健 (3) 3.1.2无配体钯催化Suzuki偶联反应合成C-C健 (3) 3.1.3负载体钯催化Suzuki偶联反应合成C-C健化 (4) 3.2 钯催化Heck偶联反应合成C-C健 (4) 3.2.1负载体钯催化Heck偶联反应合成C-C健 (4) 3.2.2有配体钯催化Heck偶联反应合成C-C健 (5) 3.3其他钯催化偶联联反应合成C-C健反应 (5) 4 形成C-N健研究进展 (6) 4.1钯催化Suzuki偶联反应合成C-N健 (6) 4.1.1有配体钯催化Suzuki偶联反应合成C-N健 (6) 4.1.2无配位钯催化Suzuki偶联反应合成C-N健 (6) 4.1.3负载体钯催化Suzuki偶联反应合成C-N健 (6) 4.2钯催化Heck偶联反应合成C-N健 (7) 4.2.1负载体钯催化Heck偶联反应合成C-N健 (7) 4.2.2无配体钯催化Heck偶联反应合成C-N健 (7) 4.2.3有配体钯催化Heck偶联反应合成C-N健 (7) 4.3其他钯催化偶联联反应合成C-N健反应 (7) 5形成C-O健进展 (8) 5.1钯催化Heck偶合反应形成C-O健 (8) 6展望 (8)
钯催化下偶合反应研究进展 摘要:钯催化偶合反应是一类用于碳碳键形成,碳氮健形成和碳氧健形成的重要化学反应,是由两个有机化学单位进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程,在有机合成中应用十分广泛.本文综述了钯催化下碳碳键形成等的偶联反应研究进展. 关键词:钯催化偶联反应研究进展 Research progress of coupling reaction under the palladium catalyzed Mingzhu Le Abstract:Palladium catalyzed coupling reaction is a kind important chemical reactions of used for carbon-carbon bonds to form,carbon-nitrogen bonds and carbon-oxygen bonds to from ,that chemical reaction by two organic chemistry unit is a process of obtain organic molecules,they are widely used in organic synthesis.This paper is reviewed the research progress carbon-carbon bonds to form and so on of coupling reaction under the palladium catalyzed. Keywords:palladium catalyzed coupling reaction research progress 1前言 为了制造特殊的有机材料,需要通过化学反应将碳、氮、氧等原子集合在一起.然而碳原子在有机分子中与相邻的原子之间的化学键是非常稳定的,不容易与其他的分子发生化学反应.一些方法虽然能令碳原子活跃,但是,过于活跃的碳原子又会产生大量副产物.用钯作为催化剂则可以很好的解决这个问题.钯原子作为一种传递介质,把不同的碳原子吸引到附近,使碳原子间的距离减小,容易结合,这一反应称为偶联反应,这样的偶联反应不需要把碳原子激活到很活跃的程度,因此副产物比较少,更加精确而高效.钯催化偶联反应被应用于许多物质的合成研究和工业化生产,目前这个成果已经在医药、材料等相关领域有了广泛的应用.这一技术让化学家们能够精确有效地制出他们需要的复杂化合物.有机化学反应可认为是定向地断裂和生成C-X键的过程,因此在反应中通常需要定位基团来高效地构筑C-X键,但在在些过程中也有这样一个问题,那就是定位基团的引入使得反应原子经济性不高,而如果不引入定位基
年产10万吨合成氨合成工段设计毕业设计 年产10万吨合成氨合成工段设计 1引言 氮是植物营养的重要成分之一，大多数的植物不能直接吸收存在于空气中的游离氮，只有当氮与其他元素化合以后，才能被植物吸收利用。将空气中的游离氮转变为化合态氮的过程称为“固定氮”。 20世纪初，经过人们的不懈探索，终于成功的开发了三种固定氮的方法：电弧法、氰氨法、和合成氨法。其中合成氨法的能耗最低。1913年工业上实现了氨合成以后，合成氨法发展迅速，30年代以后，合成氨法已成为人工固氮的主要方法。 1.1氨的性质 氨化学式为NH3常温下为无色有刺激性辛辣味的恶臭气体，会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸道器官粘膜，空气中氨的质量分数占0.5% ~ 1.0%就会使人在几分钟内窒息。氨的主要物理性质见表0-1。氨在常温加压易液化，称为液氨。氨易溶于水，与水反应形成水合氨（NH3 + H2O=NH3·H2O）简称氨水，呈弱碱性，氨水极不稳定，受热分解为氨气和水，氨含量为1%的水溶液PH为11.7。浓氨水氨含量为28% ~ 29%。氨的化学性质比较活泼，能与酸反应生成盐，如与盐酸反应生成氯化铵；与磷酸反应生成磷酸铵；与硝酸反应生成硝酸铵；与二氧化碳反应生成甲基甲酸铵，脱水后生成尿素等等。 表1-1氨的主要物理性质[1]
年产10万吨合成氨合成工段设计 1.2氨的用途 氨主要用于制造化学肥料，如农业上使用的所有氮肥、含氮混合肥和复合肥等；也作为生产其他化工产品的原料，如基本化学工业中的硝酸、纯碱、含氮无机盐，有机化学工业的含氮中间体，制药工业中磺胺类药物、维生素，化纤和塑料工业中的己酰胺、己二胺、甲苯二异氰酸酯、人造丝、丙烯腈、酚醛树脂等都需要直接或间接地以氨为原料。另外在国防工业尖端技术中，作为制造三硝基甲苯、三硝基苯酚、硝化甘油、硝化纤维等多种炸药的原料。氨还可以做冷冻，冷藏系统的制冷剂。 1.3合成氨的发展历史 1.3.1氨气的发现 十七世纪30年代末英国的牧师、化学家S.哈尔斯（HaLes，1677～1761）,用氯化铵与石灰的混合物在以水封闭的曲颈瓶中加热，只见水被吸入瓶中而不见气体放出，1774年化学家普利斯德里重做该实验，用汞代替水来密封，制得了碱空气（氨），并且他还研究发现了氨的性质，发现氨极易溶于水、可以燃烧，还发现该气体通以电火花时其容积增加，而且分解为两种气体：H2和N2，其后H.戴维（Davy，1778～1829）等化学家继续研究，进一步证明了2体积的氨通过电火花放电后，分解为1体积的氮气和3体积的氢气[2]。 1.3.2合成氨的发现及其发展 19世纪以前农业上所需的氮肥来源主要来自于有机物的副产物和动植物的废物，如粪便、腐烂动植物等等，随着农业和军工生产的发展的需要，迫切的需要建立规模巨大的探索性的研究，化学家们设想，能不能把空气中大量的氮气固定下来，从而开始设计以氮和氢为原料的合成氨流程。19世纪，大量的化学家开始试图合成氨，他们试图利用高温、高压、电弧、催化剂等手段试验直接合成氨，均未成功。19世纪末，随着化学热力学、动力学和催化剂等领域取得一定进展后，对合成氨反应的研究有了新的进展。1901年法国物理化学家吕·查得利开创性地提出氨合成的条件是高温、高压，催化剂存在。1912
有机合成中钯的催化交叉偶联反应 20102401046吴健华摘要：2010年诺贝尔化学奖授予给美国化学家理查德·赫克、日本化学家根岸英一和铃木章，以表彰其发现的钯催化交叉偶联反应，更有效的连接碳原子以构建复杂分子。钯催化交叉偶联反应，用于碳碳键形成的重要化学反应，因其反应条件温和，化学选择性高，副产品少，在有机合成领域中应用广泛。本文综合概述了钯催化交叉偶联反应机理与发展，并对其应用领域及发展前景作简单介绍。 关键词：钯催化；交叉偶联反应；反应机理；碳碳键；有机合成； 引言: 碳是构成生命体的重要组成物质，而这些物质是以C-C单键或双键为基础，形成各种形式的碳胳化合物，组成生命体的各个部分。而经过多年来的探究与改进，美国化学家理查德·赫克、日本化学家根岸英一及铃木章在有机合成中取得重大贡献与研究进展，发现钯催化交叉偶联反应，有效地连接碳原子，为构造更复杂的分子提供反应方法。因此于2010年，诺贝尔化学奖颁发给他们三位在有机合成中杰出并取得重大贡献的有机化学家，以表彰他们在有机合成领域中所取得的卓越成就。钯催化交叉偶联反应，作为五个被授予诺贝尔化学奖反应之一，其重要性则不言而喻。前四个反应分别是Grignard反应(格氏反应，1912年)，Diels-Alder反应(迪尔斯-阿尔德反应，1950年)，Wittig反应(叶立德、维蒂斯反应，1979年)和Olefinmetathesis反应(烯烃的转位反应，2005年)。在钯催化的交叉偶联反应中，反应步骤缩短，所需条件温和，副产品少，且可使大量的官能团在进程中得以保留而不被破坏，是一种可靠、实用的工具，广泛应用于精细化学及制药工业中, 对有机合成具有长久和深远的影响力, 得到合成化学者的普遍应用。 一、钯催化交叉偶联反应机理与发展 1.格氏试剂——拉开钯催化交叉偶联反应的序幕 有机合成化学所构造出来的物质大部分都是以碳胳为骨架所构建起来的，
万吨年合成氨合成工段工艺设计毕业设计
四川理工学院毕业设计 9万吨/年合成氨合成工段工艺设计 四川理工学院材料与化学工程学院
摘要 氨是最为重要的基础化工产品之一，其产量居各种化工产品的首位。氨主要用于农业,合成氨是氮肥工业的基础。氨的合成主要有脱硫、转化、净化、合成几个工段。合成氨合成工段的设计，原料采用氮气和氢气，以合成塔为主要设备，在氨冷器、水冷器、气—气交换器、循环机、分离器、冷凝塔等辅助设备的作用下制得液氨，工艺条件为：A201为催化剂，480℃，31Mpa。本设计进行了物料衡算，热量衡算，设备选型计算。 关键词：合成工艺参数衡算设备计算
-Ⅰ- ABSTR Ammonia is one of the most important basic chemical products in the world，Its output of various kinds of chemicals rank first in the world. Ammonia mainly used in agriculture and synthetic ammonia is the basis of nitrogen fertilizer industry. Ammonia synthesis is mainly from the four sections of desulphurization, conversion, decontamination, and synthesis. With using nitrogen and hydrogen as materials and synthesis converter as main equipment, under the action of the auxiliary equipments of ammonia air conditioning, water-cooling device, gas to gas exchanger, circulator, separator, and condenser and so on, in the end, the design of the ammonia synthesis section makes ammoniacalliquor, The process conditions are determined as following:A201 as catalyst, 480℃，31Mpa .The design is be designed to material balance, heat balance and calculation of Devices type. KEY WORDS:synthesis process parameter balance calculation of Devices
2004年第24卷第2期,150~165 有机化学 Chinese J ournal of Organic C hem istry Vol.24,2004 No.2,150~165 #综述与进展# 铜催化交叉偶联反应研究的新进展 邓维刘磊郭庆祥X X (中国科学技术大学化学系合肥230026) 摘要对Cu催化交叉偶联反应的最新研究进展作了综述.该反应涉及碳)碳、碳)氮、碳)氧、碳)硫、碳)硒、以及碳)卤的成键.反应的类型包括Ull mann反应、Suzuki反应、Stille反应以及Heck反应等.还详细地介绍了Cu催化交叉偶联反应中选用不同的铜盐、配体以及溶剂时所产生的效果. 关键词Cu催化剂,交叉偶联反应,绿色化学 Recent Progress in Copper2Catalyzed Cross2Coupling Reactions D ENG,Wei L IU,L ei G UO,Qing2Xiang X (Department o f Chemis try,U niv ersity o f Science and Techno lo gy o f China,He f ei230026) Abstr act The cross2coupling reaction of unsaturated carbons is one of the most important methods in organic synthesis.It has been widely used in the manufactures of dyes,pharmaceuticals,polymers,and many other fine chemicals.Due to their low price and toxicity,Cu salts have recently e merged as novel catalysts in cross2coupling reactions of unsaturated carbons,w hose replacement of toxic and expensive Pd or Ni catalysts will greatly improve the chemical industry in both the economic and environmental aspects.In this review the ne west development of the Cu catalysts in cross2coupling reactions was summarized.C)C,C)N,C)O,C)S,as well as C)X coupling reactions w ere revie wed.The article also provided detail information about the eff ects of Cu salts,ligands and solvents on the ef ficiency of the cross2coupling reactions. Keyword Cu catalyst,c ross2coupling reaction,green chemistry 亲电性不饱和碳(sp或sp2)与亲核性碳、氮、氧、硫、硒原子经过某些过渡金属的催化可以直接成键.这种交叉偶联反应是现代有机合成中重要的手段之一.它使得我们能够高效地合成一系列芳基以及烯烃、炔烃化合物,因而在染料、医药、农药、日用化工品、以及高聚物的制备中有着广泛的应用[1]. 迄今为止,绝大多数的碳)碳和碳)杂交叉偶联反应使用了含Pd和Ni的催化剂.尽管这样的交叉偶联反应有较高的效率,然而Pd高昂的价格以及Pd和Ni较强的毒性阻碍了这类交叉偶联反应在很多场合中(例如药物合成)的应用. 与Pd和Ni相比,Cu是一种廉价而且低毒的金属.如何使用Cu催化剂来实现碳)碳和碳)杂交叉偶联反应,不仅是过渡金属催化领域中的一个新动向,而且是化学工业绿色化进程中的一个挑战性课题.最近,Coll man以及B uc hwald等在Cu催化交叉偶联反应方面进行了开创性的研究,并向人们展示了Cu催化剂在实际应用中巨大前景.为了更好地了解这方面的最新动态,本文拟对铜催化交叉偶联反应的最新进展作一综述. 1Cu催化交叉偶联反应的类型 迄今为止,人们发现C u可以催化碳)碳、碳)氮、碳)氧、碳)硫、碳)硒、以及碳)卤键的交叉偶联.为了方便读者查询,我们将所有报道过的Cu催化交叉偶联反应列在表1中. X E2mail:qxguo@us https://www.doczj.com/doc/f84414613.html, Received March19,2003;revi sed May19,2003;accepted June30,2003.
#综述# 收稿日期:2006-11-28 基金项目:新乡医学院高学历人才科研启动基金资助 作者简介:杨志军(1972-),男,河南省南乐县人,博士,讲师,主要从事有毒有机污染物的分离分析研究。 新型二口 恶英类卤代芳烃研究进展 杨志军1,梁鑫淼 2 (1.新乡医学院化学教研室,河南 新乡 453003;2.中国科学院大连化学物理研究所1803组,辽宁 大连 116023) 摘要: 许多卤代芳烃化合物具有类似于二口恶英类化合物的结构和性质,都属于持久性有机污染物,其毒性对环境和人类健康存在潜在的危害。作者对部分新型二口恶英类卤代芳烃化合物的性质、环境行为、分离分析方法等进行了详细评述。 关键词: 二口恶英类卤代芳烃;化学表征;毒性 中图分类号:X 708 文献标识码:A 文章编号:1004-7239(2007)01-0099-04 Advance i n ne w types of di o xi n -li k e arom atic halides YANG Zh-i jun 1,L I A NG X in -m i a o 2 (1.D e p ar t m ent of Che m istry,X i nx iang M edical Co llege ,X inx iang 453003,China;2.G roup 1803,D a lian Institute of Che m ical and Phy sics ,Chinese A cad e m y of Sciences ,D alian 116023,China) Abstrac t : The structures and prope rties o fm any po lyha l ogena ted arom atic hydrocarbons are s i m il ar w ith d i ox i n -like co m-pounds ,wh i ch have potential threatens to env iron m ent and hu m an hea lth as persistent organ ic poll utants because of t he ir tox ic-i ty .In th i s paper ,the properties ,env iron m ental behav i o rs ,separa ti on and analysism ethods of som e ne w types o f d i ox i n -li ke aro -m atic ha li des are rev i ew ed i n deta i.l K ey word s : d i ox i n -li ke aro m a tic ha li des ;che m i ca l character i zati on ;t ox ic it y 由于多氯代二苯并二口 恶英/二苯并呋喃(po ly -chlorinated d i b enzo -p -diox ins/d i b enzo f u rans ,PCDD / Fs)、多氯联苯(polych l o rinated biphenyls ,PCB s)已成为公认的典型持久性有机污染物(persistent or -ganic po ll u tants ,POPs),因此,近年来有关PCDD /Fs 、PCBs 的相关研究相对比较多。进入人体内的二 口 恶英大多蓄积在肝脏和脂肪组织中, 因而危害极大。 二口 恶英类环境污染物不仅具有致癌性,且具有免疫和生殖毒性,作为内分泌干扰物可以造成雄性生物雌性化。如果长期低剂量暴露就可以使得其在人体内蓄积,从而可能造成严重的身体损害。即使在很微量的情况下,长期摄取二口 恶英类化合物时也可引 起癌症等顽症。此外,二 口 恶英对人体还会引起皮肤 痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠和新生儿畸形等症,并可能引起诸如染色体损伤、心力衰竭和内分泌失调 等。在其非致癌效应方面,则有神经毒性、免疫抑制、内分泌干扰破坏与生殖毒性等。但是,在环境中除PCDD /Fs 、PCBs 外,还存在种类繁多的未知POPs ,如许多卤代芳烃类化合物,它们都具有类似于二口 恶英类化合物的结构和性质,对环境和人类健 康存在潜在的毒性危害。鉴于其未知性、复杂性和 表征手段的限制,目前此方面的研究还十分有限。其中,特别是一部分结构和性质与二口 恶英类似的卤代芳烃类化合物,其分离分析、对环境和健康的危害 及风险正逐渐成为环境科学、分析化学研究的热点 问题[1] 。 1 部分二口恶英类卤代芳烃 1.1 硫取代的杂环二口 恶英 如果将PCDD /Fs 环上的O 原子换成S 原子,那么得到的化合物分别是多 氯代噻蒽(polychlorinated thianthrenes ,PCTA s)和多氯代二苯并噻吩(po lychlori n ated d i b enzoth i o phenes ,PCDTs),此外还有O 、S 混合的多氯代吩口 恶噻(po l y -chlori n ated phenoxathiins ,PCPAs),它们的结构和性 质与PCDD /Fs 非常相似[2-3]。W iedm ann 等[4] 在城市高速公路隧道的灰尘样品中用HRGC /HR M S 检出了PCDT s ,证明PCDTs 的产生可能与机动车燃料焚烧过程有关,但是没有检出PCTA s 和PCPA s 。这并不能说明PCTA s 和PCPAs 就不存在,而可能与其在样品中含量太小或表征方法手段的限制有关。S i n kkonen 等[2] 研究证明,PCDTs 存在于烟道气、焚烧飞灰、造纸废水、底泥等样品中,从而证实焚烧过程是环境中PCDTs 的主要来源之一,而利用高分辨气相色谱/高分辨质谱(HRGC /HRM S)分析的
年产30万吨合成氨工艺设计毕业论文 目录 摘要........................................................................ I Abstract................................................................... II ...................................................................... IV 1 综述.................................................................. - 1 - 1.1 氨的性质、用途及重要性.......................................... - 1 - 1.1.1 氨的性质................................................... - 1 - 1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用............................... - 1 - 1.2 合成氨生产技术的发展............................................ - 2 - 1.2.1世界合成氨技术的发展....................................... - 2 - 1.2.2中国合成氨工业的发展概况................................... - 4 - 1.3合成氨转变工序的工艺原理......................................... - 6 - 1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍................................... - 6 - 1.3.2 合成氨转化工序的工艺原理................................... - 8 - 1.3.3合成氨变换工序的工艺原理................................... - 8 - 1.4 设计方案的确定.................................................. - 9 - 1.4.1 原料的选择................................................. - 9 - 1.4.2 工艺流程的选择............................................. - 9 - 1.4.3 工艺参数的确定............................................ - 10 - 1.4.4 工厂的选址................................................ - 11 - 2 设计工艺计算......................................................... - 1 3 -
一、项目名称 发现致癌性卤代芳烃自由基产生新机制 二、提名者及提名意见 提名专家：江桂斌 项目完成人朱本占研究员长期从事自由基化学生物学与环境污染物自由基毒性机理方面的研究，取得了具有独创性和系统性的研究成果，特别是突破了经典羟基自由基产生理论（Fenton反应），发现了一类不依赖于过渡金属离子的卤代醌介导产生羟基自由基，化学发光和重排反应的新型分子机制，首次检测并鉴定了一类新型的以碳为中心的醌自由基，发现卤代醌介导产生的多种活性自由基中间体能诱导产生DNA等生物大分子的氧化损伤，提出五氯酚及其它持久性卤代芳烃污染物致癌的自由基新机制。该项目研究成果丰富和发展了经典羟基自由基产生理论，在有机污染物自由基产生机制和毒性效应研究方面有重要突破，形成了比较系统的理论与方法体系，在国际权威综合性学术期刊《美国科学院院刊》PNAS连续发表五篇相关论文，有关成果被写入经典教科书《Free Radicals in Biology and Medicine》, 多次被Science等期刊作专栏或亮点/封面介绍，入选中科院“十二五”重大科技成果及标志性进展。朱本占研究员应邀担任美国化学会著名毒理学期刊Chem. Res. Toxicol.等多个学术期刊的编委或特约/专刊编辑，并多次在重要国际学术会议如Gordon Conference上做大会/特邀报告；曾获中科院“百人计划”、国家基金委“杰青”和“创新群体”基金支持，终期评估三项皆为“优秀”；荣获中科院“杰出科技成就奖” 和徐元植顺磁共振发展奖励基金“杰出贡献奖”。 提名该项目为国家自然科学奖二等奖。 三、项目简介 自由基，特别是羟基自由基(?OH)的形成机制，在化学、生物医学及环境科学与技术等多项前沿研究领域中均十分重要。本项目属于环境化学与毒理学、物理有机化学等多学科交叉领域。项目完成人长期从事自由基化学与卤代芳香环境污染物分子毒性机理研究，取得以下具有独创性和系统性的研究成果： 1. 突破经典?OH产生理论，发现了一类不同于经典Fenton反应的卤代醌介导的?OH产生新机制，提出五氯酚等卤代芳烃致癌的自由基新机理；首次检测/鉴定了一类新型的碳中心醌自由基，为先前提出的卤代醌诱导的氢过氧化物分解的亲核取代/均裂分解机制提供了直接实验证据；采用新型自由基捕获剂，首次分离纯化了醌碳加合物的自由基形式，建立了ESR自旋捕获与HPLC/MS联用的未知自由基检测鉴定新方法；发现卤代醌介导产生的多种活性自由基能导致DNA损伤。?OH产生新体系和未知自由基鉴定新方法被国内外多个课题组采用，引发并引领了系列后续研究。
年产10万吨合成氨工艺设计 摘要：合成氨是化学工业的基础，也是我国化学工业发展的重要先驱，其中氨合成工段是合成氨工艺的中心环节。本设计目的在于对年产10万吨合成氨进行设计，并简要介绍了氨的用途、现状和未来发展趋势。 在中压法和催化剂的条件下，设计合成氨合成工段的生产工艺流程，将精制的氢氮混合气直接合成为氨，然后将所得的气氨从未合成为氨的混合气中冷凝分离出来，最后在未反应的混合气中补充一定量的新鲜气继续循环反应。 在物料衡算中出塔气氨含量达到16.50%，合成氨27.778t/h，合成率为29.133%，由热量衡算得到合成塔、中置锅炉和塔外换热器的热量变化。并根据设计任务及操作温度、压力按相关标准对换热器的尺寸和材质进行选择。塔外换热器采用换热面积为546.97m2的立式列管式换热器。 关键词：氨合成物料衡算能量衡算
The Process Design of 200kt/a Synthetic Ammonia Synthesis Abstract: Ammonia is the basis of the chemical industry, but also an important pioneer of China chemical industry,in which ammonia synthesis section is the central part of the synthetic ammonia process. is to optimize outputting 200,000 t/a of synthetic ammonia synthesis is as the purpose of the design,and the use of ammonia, current situation and future development trend is briefly introduced. The production process of synthetic ammonia synthesis is designed in the medium pressure and catalyst.The refined hydrogen and nitrogen mixture is made into synthesis ammonia by the design,then took the synthesis ammonia gas out of the mixture that has not been become ammonia.At last,the mixture of not reacting is supplied a certain amount of fresh gas to continue to cyclic response. The design of raw material of gas refining section in production process the synthetic ammonia content that gets out from synthetic ammonia tower is made rich to 16.50% in material balance calculations,synthetic ammonia 27.778 t /h,synthetic rate 29.133% in this design of raw material of gas refining section in production process.The heat change of the synthesis tower,the boiler and the heat exchanger is attained by the heat balance,also we selected piping size and material according to the design operation of temperature,pressure and relevant standards.The heat exchanging area of 546.97m2 of vertical tube type exchanger is used as external heat exchanger of tower. Keywords: ammonia synthesis section;material balance accounting;energy balance accounting