Knoevenagel缩合反应
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第1期高文秀,等:酸、碱催化Kncvenagel 缩合反应机理的研究• 105 +酸、碱催化Knoevenagel 缩合反应机理的研究高文秀,吕杰琼,谢晖,孔长剑,王雪平,姚凯宁,郭胜男(吉林化工学院化学与制药工程学院,吉林吉林132022)摘要:Knoevenagel 缩化学 C -C 双键的重要 之一,所制备的化、化工、生科学等诸多领广泛的 。
文章综述了近年来酸、化Knoevenagel 缩 的机理,为新型催化剂的 和研究提供理论 。
关键词:Knoeven a gel 缩 ;酸性催化剂;碱性化剂; 理中图分类号!0643.31文献标识码:A文章编号:1008-021X (2021)01-0105-03The Acid/Basic Catalytic Mechanism of Knoevenagel Condensation ReactionGao Wenxin,Lyu Jieqiong,Xie Hui,Kong Changjian,Wang Xueping,Yao Kaining,Guo Shengnan(School of Chemical and Pharmaceutical Engineering,J i lin Institute of Chemical Technology,J i lin 132022, China )Abstract :Knoevenagel condensation reaction i s oneoftheimportant reactions t oform C -C double bondschemistry . The prepared compounds have a wide application in many fields such as medicine , fine chemicals , biological sciences ,and so forth . In this paper ,the acid/basic catalytic mechanism of the Knoevenagel condensation reaction i s reviewed ,which provides the t heoretical reasons for the further study of newKnoevenagel condensation reaction catalysts .Ke y words : Knoevenagel condensation reaction ; acid catalyst ; basic catalyst ; reaction mechanism不饱和化合物是一类重要的有机化合物及反应中间,在制备 化工品、 、生科学 程中均重要作用[1]。
无溶剂微波辐射下的Knoevenagel 缩合反应肖立伟,李慧章*,刘卉闵,李红亚(河北大学化学与环境科学学院,河北保定 071002)摘 要:采用固体氢氧化钠为催化剂,在无溶剂微波辐射下芳香醛与活泼亚甲基化合物发生knoeve nagel 缩合反应,合成了一系列苄叉基化合物,测定了产物的熔点,并利用红外光谱、核磁共振及质谱对部分产物的结构进行了表征;同时对微波加速反应的机理进行了探讨.结果表明,该方法不但化学选择性好、反应时间短(1.5~4min)、产率高(73%~95%),而且产物易处理,对环境污染小.关键词:Knoevenagel 缩合;微波辐射;无溶剂反应;芳香醛;活波亚甲基化合物中图分类号:O 621.392 文献标识码:A 文章编号:1000-1565(2003)02-0167-03Knoevenagel 缩合是一种很有价值的有机反应,是形成碳碳双键并实现碳链增长的一种重要方法.文献中有关Knoevenagel 缩合反应的报道很多,涉及到的催化剂有数十种,比如经典的酸碱[1],碱性氧化铝-醋酸铵[2~3],氧化铝-氟化钾[4],FAP-NaNO 3[5]等.许多方法存在反应时间长,产率低,不易操作的缺点.有些催化剂虽然催化效果不错,但是价格昂贵,或者不易获得,难以大规模用以工业生产.自从1986年微波用于有机合成以来,微波辐射在有机合成中应用越来越广泛[6].大多数有机反应是在溶液中进行的,但溶剂的性质及溶液的浓度,都有可能影响反应结果.近年来,人们开始研究无溶剂下的化学反应,发现不少无溶剂反应表现出较高的反应性和选择性[7~8],同时对环境友好,符合绿色化学的要求.笔者以固体氢氧化钠为催化剂,在无溶剂和微波辐射条件下,合成了一系列苄叉化合物,反应式如下:ArCH O+CH 2XCNM W NaOH(s)ArCHCXC .1 2 3该反应反应时间短(比普通加热,时间缩短8~100倍),产率高,操作简单,产物易处理.为该类化合物的合成提供了一种有效的新方法.1 实验部分1.1 主要仪器和试剂实验用试剂均为分析纯,苯甲醛和糠醛使用前重新蒸馏.微波发生装置采用SHARP-WP-850A 型家用微波炉,输出功率为100%.熔点由CW-1型显微熔点测定仪测定(温度计未校订).IR 由FTS-40型付里叶红外光谱仪测定(KBr 压片);M S 由VG-7070E 型质谱仪测定;1HNMR 经AVANCE-400型超导核磁共振仪测定(CDCl 3).收稿日期:2002-09-06基金项目:河北省自然科学基金资助项目(299085)作者简介:肖立伟(1970-),男,河北定州人,河北大学在读硕士研究生.*通讯联系人第23卷 第2期2003年 6月河北大学学报(自然科学版)Journal of H ebei University(Natural Science Edition)Vol.23No.2Jun.20031.2 实验方法0.10mol 活泼亚甲基化合物与0.11mol 芳香醛充分混合于试管中,加入2mL 乙醇和0.08mol 研细的氢氧化钠粉末,微波辐射1~4min(整个过程由T LC 跟踪),芳醛荧光斑点消失即表示反应已经完成.冷却至室温,稀盐酸调pH=6~7,过滤,干燥得粗品,乙醇重结晶得纯品(表1).表1 芳香醛与活泼亚甲基化合物的缩合反应Tab.1 C ondensation of aromatic aldehydes and active methylene compoundsEntry ArX t /minYield/%t mp / (lit)3a Ph COO Et 29548~49(49)[2]3b 2 Fur yl COO Et 1.59389~91(91~92)[9]3c 4 O 2N C 6H 4COO Et 296170~171(171~172)[9]3d 4 Cl C 6H 4COO Et 2.59288(86)[2]3e 4 CH 3 C 6H 4COO Et 2.59295~96(94~95)[9]3f 4 CH 3O C 6H 4COO Et 2.59380~82(79~81)[9]3g PhCH CH COO Et 384113~114(115~116)[9]3h 3 O 2N C 6H 4COO Et 2.591129~131(128~132)[2]3i Ph CN 48783~85(84)[3]3j 2 Fur yl CN 28769~71(72)[3]3k 4 O 2N C 6H 4CN 278158~159(157)[10]3l 4 CH 3 C 6H 4CN 2.590133~134(135)[3]3m 4 CH 3O C 6H 4CN 388111~112(114)[3]3n Ph CON H 2378120~122(123~124)[4]3o 2 Fur yl CON H 2374153~154(155~156)[4]3p 4 CH 3 C 6H 4CON H 2373155~156(157~158)[4]3q 4 Cl C 6H 4CON H 2390207~208(205~206)[4]3r PhPh 2.59387~883s 4 CH 3 C 6H 4Ph 3.59260~613t 4 Cl C 6H 4Ph 3.59298~993u4 CH 3O C 6H 4Ph49495~972 结果与讨论2.1 产物结构的确定和测定产物3a~q 系已知化合物,产物的熔点与文献报道相吻合.产物3r~u 未见文献报道,其结构经红外光谱、核磁共振和质谱予以确定,并测定了这些化合物的熔点.3r~u 化合物的波谱分析数据为3r:IR max 3030,2216,1604,1492,1446,752,691cm -1;1HNM R( ):7.897~7.671(5H,d,C 6H 5 ),7.538(1H,s,CH ),7.493~7.375(5H,m,C 6H 5 );MS (m/e):205(M +,100%),190,176,165,151,89,76,63,51,39.3s:IR max 3020,2240,1600,1500,1450,770,700cm -1;1HNM R( ):7.810~7.790(2H,d,J =8.0Hz,2,6-H),7.674~7.656(2H,d,J =7.2H z,3,5-H ),7.501(1H,s,CH),7.457~7.253(5H ,m,C 6H 5 ),2.409(3H,s, CH 3);MS:(m /e):219(M +,100%),204,190,177,140,77,63,51,39.3t:IR m a x 3010,2240,1580,1500,1450,770,700cm -1;1HNM R( ):7.841~7.819(d,2H ,J =8.8Hz,3,5-H),7.679~7.660(2H ,d,J =7.6Hz,2,6-H ),7.483~7.390(6H ,m ,CH ,C 6H 5 );MS(m/e):239(M +),204(100%),190,177,140,77,63,51,39.3u:IR max 3020,2240,1600,1530,1250,770,730cm -1;1HNMR( ):7.899~7.877(2H ,d,J =8.8Hz,2,6-H ),7.660~7.641(2H,d,J =7.6H z,3,5-H),7.464(s,1H,CH ),6.991~6.969(5H ,s,C 6H 5 ),3.870(s,3H,CH 3O );M S(m /e):235(M +,100%),219,204,194,177,165,152,140,114,102,88,77,63,51,39.168 河北大学学报(自然科学版)2003年2.2 讨论实验结果(表1)表明,在无溶剂和微波辐射的条件下,芳香醛与活泼亚甲基化合物的Knoevenagel 缩合的产率很好(73%~96%).之所以有较高的化学反应选择性,认为有如下两方面的原因,一是微波辐射增强了缩合反应的反应性,在此类缩合反应中,NaOH 作为离子型碱性化合物,与活泼亚甲基化合物反应形成极性较大的 -羟基羰基化合物中间体,在微波辐射下迅速脱水生成相应的缩合产物;二是反应时间很短,且不存在常规加热方式中易出现的局部过热现象,避免了副反应的发生,从而使反应的产率较高、纯度较好.实验结果还表明,在无溶剂和微波辐射的条件下,芳香醛与活泼亚甲基化合物优先发生Knoevenagel 缩合反应,在反应过程中没有观察到芳醛发生Connizzaro 反应和肉桂醛发生Michael 加成反应的产物,这说明无溶剂和微波辐射的条件下Knoevenag el 缩合反应的活化能是最低的.总之,无溶剂微波辐射条件下的反应操作简便,减少了溶剂对环境的污染.同时为合成苄叉化合物提供了一种简便有效的方法.参 考 文 献:[1]RAJIV E G ,AV IN ASH K G,SA T YA P,et al.I mproved microwave-induced synthesis of chalcones and r elated enones[J].Indian J Chem,1995,34B:61-64.[2]M IT RE A K ,DE A ,KA RCHAU DHU RI N.Solv ent-fr ee microw av e enhanced Knoevenang el condensation of ethyl cyanoac etate w ith aldehydes[J].Synt h Commun,1999,29(16):2731-2739.[3]BAL ALA IE S,NEEMA T I N.Ammonium acetate-basic alumina catalyzed knoevenagel condensatio n under miciowave ir radia t ion under solvent-free condit ion[J].Synth Commun,2000,30:869-875.[4]戴桂元,史达清,周龙虎.KF/Al 2O 3催化下的Knoev enagel 缩合反应[J].应用化学,1995,12(3):103-104.[5]SEBT I S,NAZ IH R ,T AH ID R ,SABER A.F luor apatite/sodium nitate as a solid support for the K noevenag el react ion[J].Synth Commun,2001,31:993-999.[6]王 静,姜凤超.微波有机合成反应的新进展[J].有机化学,2002,22(3):212-219.[7]李晓陆,王永梅,孟继本.固态有机反应新进展[J].有机化学,1998,18(1):20-28.[8]黄 昆,嵇学林,刘 华.微波辐射技术在有机干反应中的应用[J].化学世界,1994(2):57-61.[9]JIN T -S,GU O J-J,L IU H-M ,et al.Sythesis of ethyl -cyano cinnamates cat ay zed by Al 2O 3-OK solid base[J].SynthCommun,2003,33(5):1121-1124.[10]O BRADOR E,CAST RO M ,TA M ARIZ J,et al.K noevenagel condensation in heterog eneous phase catalyezed by IR r adiationand tonssil actisil[J].Sy nth Commun,1998,28:4649-4663.Knoevenagel Condensation inSolvent Free Condition Under Microwave IrradiationXIAO Li wei,LI Hu i zhang,LIU H ui min ,LI Hong ya(Colleg e of Chemistry and Environmental Science,H ebei University,Baoding 071002,China)Abstract:The Knoevenagel condensation products from active m ethylene com pounds and aromatic aldehydes w ith solid sodium hydrox ide as catalyst w ere synthesized in free-solvent system under m icrow ave lrradiation.M elting point of products were measured,structure of some products w ere analyzed by IR,NMR and MS.T he microw ave Promoting reaction mechanism has been discussed.All the reactions occur not only w ith good chem ical selectiv ity,ex cellent yields (73%~95%)and short time (1.5~4min),but also friendly to environment and easy workup.Key words:Knoevenagel condensation;m icrow ave irradiation;free-solvent reaction;aromatic aldehydes;active methylene compounds (责任编辑:赵藏赏)169 第2期肖立伟等:无溶剂微波辐射下的Knoevenagel 缩合反应。
半缩醛反应
分析半缩醛反应及其应用在互联网上
半缩醛反应是一种广泛应用的化学反应,又称为Knoevenagel缩合反应。
该反
应能够将N-甲基化合物与无机碱反应,使碱变成缩醛。
它是一种非常有效的芳香
環咯啶异构化和合成的反应,也是重要的有机合成反应之一。
半缩醛反应的化学结构特征:首先,在半缩醛反应中,甲基受体和碱性受体发
生反应,形成缩醛。
其次,碱性受体和N-甲基受体的氢键发生的脱氢反应,形成
缩醛。
最后,缩醛发生形成环状分子出现。
因此从结构上可以看出,它不像传统的双加成反应那样简单,而是一种复杂反应,由一系列化学反应共同组成。
半缩醛反应在互联网上的应用很多,像网络安全、计算机视觉等都利用到了它,尤其是在网络安全领域,半缩醛反应能够有效的解决网络攻击行为,加强网络安全。
计算机视觉方面,它也发挥了重要作用,在实际的技术中,能够有效的解决视觉识别及移动机器人操作技术中的复杂问题。
综上所述,半缩醛反应作为一种重要的反应,不仅在有机合成领域中显示出了
很大的作用,也在互联网行业发挥着巨大的作用,它已经成为一种越来越重要的解决方案,建立高效安全的互联网环境。
Knoevenagel缩合反应是有机化学中一个非常重要的反应方法,主要用于合成醛、酮和α,β-不饱和羧酸 esters 等化合物。
它是一种碱性催化的缩合反应,通常使用碱金属固体或碱金属甲醇醇盐作为催化剂。
该反应首次由德国化学家 Emil Knoevenagel 于1898年发现,并以他的名字命名。
Knoevenagel缩合反应主要以醛、酮或羧酸ester 和活性甲烷类化合物(如甲醛、甲基丙酮或甲基丙烯酮)在碱性条件下发生缩合反应,生成不饱和化合物。
该反应的一个重要应用是合成α,β-不饱和羧酸ester,这种化合物在有机合成中具有广泛的用途。
Knoevenagel缩合反应的优点之一是它可以在比较温和的条件下进行,通常在中性甚至酸性条件下也能顺利进行。
该反应还可以合成具有复杂结构的不饱和酯类化合物,其反应产物通常具有较好的立体选择性和产率。
根据以上所提供的信息,我们可以进一步深入了解Knoevenagel缩合反应在有机合成中的应用和机制。
我们可以讨论该反应在合成不同类型化合物中的应用,并分析其合成过程中的影响因素。
可以探讨Knoevenagel缩合反应的具体机制,从反应底物到产物的转化路径,以及反应过程中的各种中间体和过渡态。
我们可以进一步分析该反应的优化条件,以提高产物的产率和选择性。
Knoevenagel缩合反应作为一种重要的有机合成方法,具有广泛的应用前景和理论研究价值。
通过对其应用和机制的深入研究,可以为有机合成领域的进一步发展和应用提供重要的指导和参考。
在我看来,Knoevenagel缩合反应的研究不仅有利于拓宽有机合成的方法学,也有助于激发有机化学家的创新思维和实验技能。
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室温下分子筛固载氟化钾催化的Knoevenagel缩合反应章建东,孙 辉,姜文清,李亚红(苏州大学材料与化学化工学部,江苏苏州 215123)摘 要:室温下以分子筛固载氟化钾为催化剂催化芳香醛和丙二腈(或氰乙酸乙酯)的Knoevenagel缩合反应,合成了一系列的不饱和产物。
考察了原料和催化剂的用量对产率的影响,利用薄板层析(TLC)确定反应时间。
最佳合成条件是芳醛和丙二腈(或氰乙酸乙酯)的物质的量比为5∶5.5,催化剂用量为0.30g,室温反应45~300min,产率可达87%~99%。
该反应具有操作和后处理方便、产率高、污染少等优点。
另外,催化剂通过简单的处理即可循环使用,为该化合物的制备提供了简便易行的方法,既可强化学生的环保意识,又可使学生掌握绿色化学的实用技术。
关键词:Knoevenagel缩合反应;分子筛固载氟化钾;丙二腈;氰乙酸乙酯;绿色合成中图分类号:O62-33 文献标志码:B 文章编号:1002-4956(2014)7-0039-04Knoevenagel condensation reaction catalyzed by KF supported onmolecular sieve at room temperatureZhang Jiandong,Sun Hui,Jiang Wenqing,Li Yahong(College of Chemistry,Chemical Engineering and Materials Science,Soochow University,Suzhou 215123,China)Abstract:KF supported on molecular sieve is used as the catalyst for the Knoevenagel condensation reaction ofaromatic aldehydes with malononitrile or ethyl cyanoacetate at room temperature.A series of unsaturatedproducts are synthesized.Effects of the amount of raw materials and the catalyst loadings on the yields areinvestigated,and the reaction times are determined by thin layer chromatography(TLC).The optimumreaction conditions are as follows:the molar ratio of aromatic aldehydes to malononitrile or ethyl cyanoacetateis 5∶5.5,the amount of the catalyst is 0.3g and the reaction time at room temperature is 45-300min.Theyield of products reaches 81~93%.This method possesses the advantages of simple operation and work-upprocedure,good yields and less pollution.The catalyst can be recycled by simple treatment.This reactionprovides a simple and easy method for the preparation of the compounds.Using this method,students canraise their consciousness of environmental protection and master practical teaching techniques of green-chemistry.Key words:Knoevenagel condensation reaction;KF supported on molecular sieve;malononitrile;ethylcyanocaetate;green synthesis收稿日期:2013-11-06 修改日期:2013-12-25基金项目:国家自然科学基金资助项目(21272167)作者简介:章建东(1974—),男,江苏苏州,讲师,现主要从事实验教学和分析测试工作E-mail:zhangjiandong@suda.edu.cn通信作者:姜文清(1967—),男,江苏昆山,高级实验师,主要从事实验教学和实验技术研究.E-mail:jiangwenqing@suda.edu.cn Knoevenagel缩合反应通常是活泼亚甲基化合物在碱(如伯、仲、叔胺或相应的季铵盐和氨基酸)作用下失去质子产生碳负离子中间体,然后与羰基化合物进行的亲核反应,是合成功能性烯烃及其衍生物的重要方法[1-2],也是有机化学实验教学中的一个基本合成实验,如合成香豆素及其衍生物[3]、肉桂酸及其衍生物等[4-5]。
Knoevenagel 缩合反应文献综述1. 摘要Knoevenagel 缩合反应是有机化学中较常见的一个反应。
本文在综合大量文献的成果基础上,简述了这一反应,分析了其可能的反应机理和影响反应进行的动力学、热力学因素,列举了此反应在有机合成方面的广泛应用,对Knoevenagel 缩合反应的研究提出了新的展望。
2. 正文2.1 反应简述Knoevenagel 缩合反应(脑文格反应;克诺维纳盖尔缩合反应;柯诺瓦诺格缩合反应;克脑文盖尔缩合反应),又称Knoevenagel 反应:含有活泼亚甲基的化合物与醛或酮在弱碱催化下,发生失水缩合生成α,β- 不饱和羰基化合物及其类似物。
图 1 Knoevenagel 缩合反应通式Z 基是吸电子基团,一般为-CHO 、-COR、-COOR、-COOH、-CN、-NO2 等基团。
两个Z 基团可以相同,也可以不同。
-NO2 基团的吸电子能力很强,有一个就足以产生活泼氢。
常用的碱性催化剂有哌啶、吡啶、喹啉和其他一级胺、二级胺等。
常用的活泼亚甲基化合物有丙二酸二乙酯、米氏酸、乙酰乙酸乙酯、硝基甲烷和丙二酸等,但事实上任何含有能被碱除去氢原子的C-H 键化合物都能发生此反应。
反应一般在苯或甲苯中进行,同时将产生的水分离出去,此法所用温度较低,产率高。
Knoevenagel 反应是对Perkin 反应的改进,将酸酐改为活泼亚甲基化合物。
由于活泼氢的存在,使得弱碱作用下,能产生足够浓度的碳负离子进行亲核加成。
弱碱的使用避免了醛酮的自身缩合,因此除芳香醛外,酮和脂肪醛均能进行反应,扩大了适用范围。
Knoevenagel 反应是制备α , β - 不饱和化合物的常用方法之一。
2.2 发现历史这个反应最早是由德国化学家亚瑟·汉斯( Arthur Hantzsch )发现的, 1885 年,他用 乙酰乙酸乙酯、苯甲醛和氨反应,发现生成了对称的缩合产物 2,6- 二甲基 -4- 苯基 -1,4- 二两年之后, Knoevenagel 又开始了对这个反应的研究,他发现,在室温或 0 ℃时, 苯甲 醛与过量乙酰乙酸乙酯在催化量的哌啶作用下, 会生成双加成物 2,4- 二乙酰基 -3- 苯基戊二 酸二乙酯。
K n o e v e n a g e l缩合反应Knoevenagel缩合反应文献综述1.摘要Knoevenagel缩合反应是有机化学中较常见的一个反应。
本文在综合大量文献的成果基础上,简述了这一反应,分析了其可能的反应机理和影响反应进行的动力学、热力学因素,列举了此反应在有机合成方面的广泛应用,对Knoevenagel缩合反应的研究提出了新的展望。
2.正文2.1反应简述Knoevenagel缩合反应(脑文格反应;克诺维纳盖尔缩合反应;柯诺瓦诺格缩合反应;克脑文盖尔缩合反应),又称Knoevenagel反应:含有活泼亚甲基的化合物与醛或酮在弱碱催化下,发生失水缩合生成α,β-不饱和羰基化合物及其类似物。
图1 Knoevenagel缩合反应通式Z 基是吸电子基团,一般为 -CHO、-COR、-COOR、-COOH、-CN、-NO等基2团。
两个 Z 基团可以相同,也可以不同。
-NO2基团的吸电子能力很强,有一个就足以产生活泼氢。
常用的碱性催化剂有哌啶、吡啶、喹啉和其他一级胺、二级胺等。
常用的活泼亚甲基化合物有丙二酸二乙酯、米氏酸、乙酰乙酸乙酯、硝基甲烷和丙二酸等,但事实上任何含有能被碱除去氢原子的 C-H 键化合物都能发生此反应。
反应一般在苯或甲苯中进行,同时将产生的水分离出去,此法所用温度较低,产率高。
Knoevenagel 反应是对Perkin反应的改进,将酸酐改为活泼亚甲基化合物。
由于活泼氢的存在,使得弱碱作用下,能产生足够浓度的碳负离子进行亲核加成。
弱碱的使用避免了醛酮的自身缩合,因此除芳香醛外,酮和脂肪醛均能进行反应,扩大了适用范围。
Knoevenagel 反应是制备α,β-不饱和化合物的常用方法之一。
2.2 发现历史这个反应最早是由德国化学家亚瑟·汉斯(Arthur Hantzsch)发现的,1885年,他用乙酰乙酸乙酯、苯甲醛和氨反应,发现生成了对称的缩合产物2,6-二甲基-4-苯基-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二乙酯,也生成了少量的 2,4-二乙酰基-3-苯基戊二酸二乙酯,这是有关 Knoevenagel 反应的最早纪录。
Knoevenagel缩合反应文献综述1.摘要Knoevenagel缩合反应是有机化学中较常见的一个反应。
本文在综合大量文献的成果基础上,简述了这一反应,分析了其可能的反应机理和影响反应进行的动力学、热力学因素,列举了此反应在有机合成方面的广泛应用,对Knoevenagel缩合反应的研究提出了新的展望。
2.正文2.1反应简述Knoevenagel缩合反应(脑文格反应;克诺维纳盖尔缩合反应;柯诺瓦诺格缩合反应;克脑文盖尔缩合反应),又称Knoevenagel反应:含有活泼亚甲基的化合物与醛或酮在弱碱催化下,发生失水缩合生成α,β-不饱和羰基化合物及其类似物。
图1 Knoevenagel缩合反应通式Z 基是吸电子基团,一般为 -CHO、-COR、-COOR、-COOH、-CN、-NO2等基团。
两个 Z 基团可以相同,也可以不同。
-NO2基团的吸电子能力很强,有一个就足以产生活泼氢。
常用的碱性催化剂有哌啶、吡啶、喹啉和其他一级胺、二级胺等。
常用的活泼亚甲基化合物有丙二酸二乙酯、米氏酸、乙酰乙酸乙酯、硝基甲烷和丙二酸等,但事实上任何含有能被碱除去氢原子的 C-H 键化合物都能发生此反应。
反应一般在苯或甲苯中进行,同时将产生的水分离出去,此法所用温度较低,产率高。
Knoevenagel 反应是对Perkin反应的改进,将酸酐改为活泼亚甲基化合物。
由于活泼氢的存在,使得弱碱作用下,能产生足够浓度的碳负离子进行亲核加成。
弱碱的使用避免了醛酮的自身缩合,因此除芳香醛外,酮和脂肪醛均能进行反应,扩大了适用范围。
Knoevenagel 反应是制备α,β-不饱和化合物的常用方法之一。
2.2 发现历史这个反应最早是由德国化学家亚瑟·汉斯(Arthur Hantzsch)发现的,1885年,他用乙酰乙酸乙酯、苯甲醛和氨反应,发现生成了对称的缩合产物 2,6-二甲基-4-苯基-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二乙酯,也生成了少量的 2,4-二乙酰基-3-苯基戊二酸二乙酯,这是有关 Knoevenagel 反应的最早纪录。
Knoevenagel缩合反应文献综述1.摘要Knoevenagel缩合反应是有机化学中较常见的一个反应。
本文在综合大量文献的成果基础上,简述了这一反应,分析了其可能的反应机理和影响反应进行的动力学、热力学因素,列举了此反应在有机合成方面的广泛应用,对Knoevenagel缩合反应的研究提出了新的展望。
2.正文2.1反应简述Knoevenagel缩合反应(脑文格反应;克诺维纳盖尔缩合反应;柯诺瓦诺格缩合反应;克脑文盖尔缩合反应),又称Knoevenagel反应:含有活泼亚甲基的化合物与醛或酮在弱碱催化下,发生失水缩合生成α,β-不饱和羰基化合物及其类似物。
图1 Knoevenagel缩合反应通式Z 基是吸电子基团,一般为 -CHO、-COR、-COOR、-COOH、-CN、-NO2等基团。
两个 Z 基团可以相同,也可以不同。
-NO2基团的吸电子能力很强,有一个就足以产生活泼氢。
常用的碱性催化剂有哌啶、吡啶、喹啉和其他一级胺、二级胺等。
常用的活泼亚甲基化合物有丙二酸二乙酯、米氏酸、乙酰乙酸乙酯、硝基甲烷和丙二酸等,但事实上任何含有能被碱除去氢原子的 C-H 键化合物都能发生此反应。
反应一般在苯或甲苯中进行,同时将产生的水分离出去,此法所用温度较低,产率高。
Knoevenagel 反应是对Perkin反应的改进,将酸酐改为活泼亚甲基化合物。
由于活泼氢的存在,使得弱碱作用下,能产生足够浓度的碳负离子进行亲核加成。
弱碱的使用避免了醛酮的自身缩合,因此除芳香醛外,酮和脂肪醛均能进行反应,扩大了适用范围。
Knoevenagel 反应是制备α,β-不饱和化合物的常用方法之一。
2.2 发现历史这个反应最早是由德国化学家亚瑟·汉斯(Arthur Hantzsch)发现的,1885年,他用乙酰乙酸乙酯、苯甲醛和氨反应,发现生成了对称的缩合产物 2,6-二甲基-4-苯基-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二乙酯,也生成了少量的 2,4-二乙酰基-3-苯基戊二酸二乙酯,这是有关 Knoevenagel 反应的最早纪录。
肉桂酸合成小论文摘要:采用Knoevenagel缩合反应合成肉桂酸,以苯甲醛、丙二酸为反应物,使得在制备过程中降低了反应温度,提高了收率和产物纯度,简化了合成工艺。
达到了缩短反应时间、改进工艺流程、提高收率和简化后处理的目的。
更好以绿色化学的宗旨发展药物的作用。
关键词:肉桂酸微波合成 Knoevenagel缩合前言一、肉桂酸的用途肉桂酸,又名β-苯丙烯酸、3-苯基-2-丙烯酸。
是从肉桂皮或安息香分离出的有机酸。
植物中由苯丙氨酸脱氨降解产生的苯丙烯酸。
结构式如下:主要用于香精香料、食品添加剂、医药工业、美容、农药、有机合成等方面。
1.香精香料中的应用用于调制苹果、樱桃、可作为苹果香精、樱桃香精、水果香精、花香香精调和使用。
可作为芳香混合物,用于香皂、香波、洗衣粉、日用化妆品中。
肉桂酸本身就是一种香料,具有很好的保香作用,通常作为配香原料,可使主香料的香气更加清香挥发。
肉桂酸的各种酯(如甲、乙、丙、丁等)都可用作定香剂,用于饮料、冷饮、糖果、酒类等食品。
2.食品添加剂的应用肉桂酸用微生物酶法合成L-苯丙氨酸。
L-苯丙氨酸是重要的食品添加剂—甜味阿斯巴甜(Aspartame)的主要原料。
肉桂酸还是辣椒素合成酶的一个组成部分—肉桂酸水解酶,可以利用转基因培育高产辣椒素含量的辣椒优良品种,必将大大提高辣椒品质,从而有力推动辣椒产业化发展。
利用肉桂酸的防霉防腐杀菌可应用于粮食、蔬菜、水果中的保鲜、防腐。
肉桂酸具有很强的兴奋作用,可广泛直接添加于一切食品中。
3.医药工业中的应用医药工业中,可用于合成治疗冠心病的重要药物乳酸可心定和心痛平,及合成氯苯氨丁酸和肉桂苯哌嗪,用来制造“心可安”,局部麻醉剂、杀菌剂、止血药等。
还可合成氯苯氨丁酸和肉桂苯哌嗪,用作脊锥骨骼松弛剂和镇痉剂。
主要用于脑血栓,脑动脉硬化,冠状动脉硬化等病症。
对肺腺癌细胞增殖有明显抑制作用。
肉桂酸是A-5491人肺腺癌细胞有效的抑制剂,在抗癌方面具有极大的应用价值。
knoevenagel缩合反应
Knoevenagel缩合反应是一种常见的有机化学反应,它是一种烃类和酸类之间的缩合反应。
它是由德国化学家Conrad Knoevenagel于1897年发现的,他发现了一种将烃类和酸类缩合的反应。
Knoevenagel缩合反应是一种非常重要的有机化学反应,它可以用来合成多种
有机化合物,如醇、酮、酯等。
Knoevenagel缩合反应的基本原理是,烃类和酸类之间发生缩合反应,形成一种新的有机
化合物。
在反应过程中,烃类和酸类之间的反应物会发生变化,形成一种新的有机化合物。
在反应过程中,烃类和酸类之间的反应物会发生变化,形成一种新的有机化合物。
Knoevenagel缩合反应的反应条件非常宽松,可以在室温下进行,也可以在加热的情况下进行。
反应的活性也很高,可以在短时间内完成反应。
另外,Knoevenagel缩合反应可以
用来合成多种有机化合物,如醇、酮、酯等。
Knoevenagel缩合反应是一种非常重要的有机化学反应,它可以用来合成多种有机化合物,如醇、酮、酯等。
它的反应条件宽松,反应活性高,可以在短时间内完成反应,因此,它
在有机合成中被广泛应用。
Knoevenagel缩合反应文献综述1.摘要Knoevenagel缩合反应是有机化学中较常见的一个反应。
本文在综合大量文献的成果基础上,简述了这一反应,分析了其可能的反应机理和影响反应进行的动力学、热力学因素,列举了此反应在有机合成方面的广泛应用,对Knoevenagel缩合反应的研究提出了新的展望。
2.正文2.1反应简述Knoevenagel缩合反应(脑文格反应;克诺维纳盖尔缩合反应;柯诺瓦诺格缩合反应;克脑文盖尔缩合反应),又称Knoevenagel反应:含有活泼亚甲基的化合物与醛或酮在弱碱催化下,发生失水缩合生成α,β-不饱和羰基化合物及其类似物。
图1 Knoevenagel缩合反应通式Z 基是吸电子基团,一般为 -CHO、-COR、-COOR、-COOH、-CN、-NO2等基团。
两个 Z 基团可以相同,也可以不同。
-NO2基团的吸电子能力很强,有一个就足以产生活泼氢。
常用的碱性催化剂有哌啶、吡啶、喹啉和其他一级胺、二级胺等。
常用的活泼亚甲基化合物有丙二酸二乙酯、米氏酸、乙酰乙酸乙酯、硝基甲烷和丙二酸等,但事实上任何含有能被碱除去氢原子的 C-H 键化合物都能发生此反应。
反应一般在苯或甲苯中进行,同时将产生的水分离出去,此法所用温度较低,产率高。
Knoevenagel 反应是对Perkin反应的改进,将酸酐改为活泼亚甲基化合物。
由于活泼氢的存在,使得弱碱作用下,能产生足够浓度的碳负离子进行亲核加成。
弱碱的使用避免了醛酮的自身缩合,因此除芳香醛外,酮和脂肪醛均能进行反应,扩大了适用范围。
Knoevenagel 反应是制备α,β-不饱和化合物的常用方法之一。
2.2 发现历史这个反应最早是由德国化学家亚瑟·汉斯(Arthur Hantzsch)发现的,1885年,他用乙酰乙酸乙酯、苯甲醛和氨反应,发现生成了对称的缩合产物 2,6-二甲基-4-苯基-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二乙酯,也生成了少量的 2,4-二乙酰基-3-苯基戊二酸二乙酯,这是有关 Knoevenagel 反应的最早纪录。
[1]1894年,德国化学家 Emil Knoevenagel 从多个方面对这一反应作了进一步研究,他发现任何一级和二级胺都可以促进反应进行;反应可以分步进行;而且丙二酸酯可以代替乙酰乙酸乙酯作为活性的亚甲基化合物。
[2]两年之后,Knoevenagel 又开始了对这个反应的研究,他发现,在室温或 0℃时,苯甲醛与过量乙酰乙酸乙酯在催化量的哌啶作用下,会生成双加成物 2,4-二乙酰基-3-苯基戊二酸二乙酯。
他的一个助手重复了这个实验,在冷却一步上消耗了更少的时间,结果发现得到的产物与之前的产物不同,这次的产物是缩合产物苄叉乙酰乙酸乙酯与上述双加成物的混合物。
进一步的研究又发现,如果使用等摩尔的苯甲醛和乙酰乙酸乙酯,将反应温度控制在0 °C,那么两者之间的反应便可以定量生成缩合产物苄叉乙酰乙酸乙酯,而基本上不产生加成物。
[6]这便是现今所看到的 Knoevenagel 反应的雏形,缩合产物苄叉(或烷叉)乙酰乙酸乙酯也被称为 Knoevenagel 产物。
但实际上,Claisen 等早在十余年前就已经通过其他方法得到该类型的化合物了[3],只不过 Knoevenagel 所用的方法和条件更温和一些而已。
此后的研究表明,如果用原始反应条件处理苄叉乙酰乙酸乙酯,又可得到双加成物,从而证实了苄叉乙酰乙酸乙酯是双加成物生成过程中的中间产物。
2.3 反应机理Knoevenagel 是由碱催化的缩合反应,类似于羟醛缩合反应。
根据所用碱种类的不同,可以有两种可行的机理。
2.3.1亚胺—亲核加成机理该观点认为反应历程中,醛或酮先与胺缩合为亚胺,然后再与失去α氢的活泼碳负离子加成,最后再消去形成双键。
以哌啶催化下醛与乙酰乙酸乙酯的反应为例:图2 亚胺—亲核加成机理这个机理与 Knoevenagel 最初提出的机理(图3)有些类似。
在 Knoevenagel 发现这个反应之前,就已知苯甲醛可以与两分子的哌啶缩合,生成苄叉二哌啶缩氨醛。
而且苄叉二哌啶缩氨醛与乙酰乙酸乙酯在乙醇中作用时,可以高产率得到下图中的最终产物双加成物。
[4]因此 Knoevenagel 认为,反应的机理应是胺与醛先缩合为缩氨醛,受乙酰乙酸乙酯进攻,产生β-氨基二羰基化合物中间产物,然后消除哌啶得到α,β-不饱和羰基化合物,并最后与另一分子乙酰乙酸乙酯进行Michael加成,得最终的双加成产物。
图3 Knoevenagel提出的机理2.3.2Hann–Lapworth 机理该观点认为,首先是乙酰乙酸乙酯与醛在碱作用下羟醛加成为β-羟基二羰基化合物中间产物,然后再消除水得到缩合产物。
仍以哌啶催化下醛与乙酰乙酸乙酯的反应为例:图4 Hann–Lapworth 机理上述两种机理中的中间产物β-氨基二羰基化合物[5]和β-羟基二羰基化合物[6]都已从不同的反应中分离出来。
一般认为,当反应用碱为三级胺时,Hann–Lapworth 机理占主导地位;而当反应用碱为一级或二级胺时,两种机理都有可能发生。
这主要是因为三级胺的取代数较多,无法顺利地与醛(酮)上的羰基碳成键形成亚胺。
2.4反应细节2.4.1 溶剂效应溶剂效应分为两个方面:溶剂分子介电常数的影响,和溶剂pH的影响。
2.4.1.1介电常数的影响无论考虑何种机理,反应的第一步均是活泼亚甲基化合物失去α氢产生活泼碳负离子,而这一步骤是整个反应的速度决定步骤。
所以从动力学上说,溶剂的介电常数强弱或将影响反应速度的快慢。
利用Born law定性描述介电常数对反应速率的影响,可以得到ln k= ln k0 –Nzeμ/RTr2ε其中k0是Knoevenagel缩合反应速率常数的理论值,N为阿伏伽德罗常数,e为电子电荷量,μ为溶剂分子的偶极矩(通常为4.5D),R为理想气体常数,r指活泼亚甲基化合物的尺寸。
由该式可以看出,介电常数越小的溶剂,对反应进行越是不利。
[7]原因可能是几乎不解离的溶剂分子包围住活泼亚甲基化合物,使得OH-离子难以接近并夺取α氢,阻止反应发生。
2.4.1.2pH的影响溶剂pH直接影响了碳负离子的生成速率与稳定性,同时过高的pH又可能引发羟醛缩合等副反应。
[8][9]下图是在相似实验条件下,改变缓冲溶液pH值,测量反应中间体产量到达85%所需的时间。
图5 pH值对反应速率的影响从图中可以看出,在pH=11.7附近,反应速率达到极大值,这即是适宜的反应条件。
2.4.2催化剂的选择2.4.2.1胺及胺类衍生物一般来说,大多数胺类包括伯胺都是Knoevenagel缩合反应良好的催化剂。
而除此之外,仲胺基羧酸也能起到良好的催化效果。
为了提高催化效率,还可以将胺类同CO2反应生成氨基甲酸铵盐,这样的铵盐在溶剂中直接解离出氨基正离子,催化反应。
[10]2.4.2.2金属-有机非均相催化剂研究表明,充满孔隙的金属-有机网络状沸石也可以在Knoevenagel缩合反应中发挥巨大作用。
在如下反应中,沸石起到良好的催化作用。
而当我们用不同取代基修饰反应物,仍可以得到很好的收率与速率。
[11]图6 不同取代基对应的催化效率使用这类催化剂最大的优点在于催化剂易与产物分离,且催化剂在使用过程中基本没有损耗,循环利用率高,符合绿色化学的要求,是研究Knoevenagel缩合反应的新方向。
同样可以做为非均相催化剂使用的还有AlP04-Al203。
[12]图7 AlP04-Al203对不同取代基化合物的催化效率2.5反应的改进Doebner改进法,又称Verley–Doebner改进法。
用丙二酸或丙二酸酯作原料时,反应产生的烷叉丙二酸(酯),(经水解)可在吡啶作用下继续脱去一个羧基,生成单羧酸。
[13]例如,丙烯醛与丙二酸在吡啶中反应,可得脱羧产物反式-2,4-戊二烯酸。
2.6反应的应用2.6.12-甲氧基苯甲醛与二乙基硫代巴比妥酸反应2-甲氧基苯甲醛与二乙基硫代巴比妥酸在乙醇中发生 Knoevenagel 反应,以哌啶作碱,可得电荷转移络合物 (3)。
[14]2.6.2抗疟疾药物本芴醇(lumefantrine)的制取抗疟疾药物本芴醇(lumefantrine)制取中的最后一步。
反应最初产物是 E/Z 异构体的50:50 混合物,但最终会转化为热力学上更稳定的 Z 型异构体。
[15]2.6.3环己酮、丙二腈和3-氨基-1,2,4-三唑之间发生的多组分反应微波促进的环己酮、丙二腈和3-氨基-1,2,4-三唑之间发生的多组分反应。
[16]2.6.4长链化合物的合成将苯甲醛与苯乙腈进行Knoevenagel 缩合反应,再将产物用硼氢化钠还原。
[17]2.6.5Knoevenagel 缩合-Michael加成串联反应该反应会生成两种不同的产物,其在不同实验条件下的比例如下:[18]图8 不同溶剂和pH下产物的比例3.总结Knoevenagel 缩合反应,作为一个经典的碳负离子的反应,其被发现已有一百多年的历史,无论是反应机理还是反应动力学研究,都已有了比较成熟的结论。
但是这并不妨碍我们对它进行深入的研究。
毕竟,Knoevenagel 缩合反应做为常用的制备α,β-不饱和化合物的方法,我们无论是以此为契机理解反应机理,还是利用这类反应优化有机合成方法,Knoevenagel 缩合反应都是值得我们深入探讨的。
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