用固体碱催化Michael加成反应的研究
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中国地质大学姓名:***班级:031111学号:***********迈克尔加成反应的初步认识摘要本文从Michael 反应的发展、反应范围、反应条件、反应历程、反应区的选择性简要叙述Michael addition reactions。
关键词Michael addition reactions反映的发展Michael反应是美国化学家Arthur Michael于1887年发现的。
早在1883年,Komnenos等人已经报道了第一例碳负离子与α,β-不饱和酯的共轭加成反应。
但是,直到1887年Michael发现使用乙醇钠可以催化丙二酸二乙酯与肉桂酸乙酯的1,4-共轭加成,对该类反应的研究才得以真正发展。
此后Michael又系统地研究了各稳定的碳负离子与α,β-不饱和体系进行的共轭加成反应,并在1849年报道了缺电子炔烃也可以与碳负离子发生类似的反应。
几十年来,化学工作者对本反应在有机合成的研究不断深入,反应范围也在不断扩大。
本反应在有机合成中用途广泛,有些合成路线复杂、难以合成的化合物,通过本反应可一直被许多具有药理性的物质和天然产物,所以,近年来,对这个仍具有一定生命力的反应的研究十分活跃。
Michael反应是指在强碱作用下稳定的碳负离子与α,β-不饱和羰基化合物共轭加成反应。
因此该反应也可以被称为Michael加成反应或者Michael缩合反应,在该反应中可以生成碳负离子的底物被称为Michael 给体,带有与拉电子基团共轭的烯烃或炔烃底物被称为Michael受体,反应产物也被称为Michael加成产物。
现在人们把任何带有活泼氢的亲核试剂与活性π-体系发生共轭加成的过程统称为Michael反应。
反应历程及机理碳-碳双键上有吸引电子的取代基时,其亲电性减弱而亲核性加强,能够接受亲核试剂的进攻。
该反应是可逆的,学要加入碱作催化剂,活化基团除了使碳-碳双键上的电子密度减小,容易接受亲核进攻外,还能使负离子带来的电荷更加分散,使反应能以合理的速度进行。
第49卷第9期2021年5月广州化工Guangzhou Chemical IndustryVol.49No.9May.2021丙酮轻醛缩合加氢反应催化剂的研究进展徐书群,叶利民(浙江圣安化工股份有限公司,浙江衢州324022)摘要:丙酮经自缩合或交叉缩合可以制备一系列高级醛/酮化合物,该反应在工业上具有重要价值,如丙酮在缩合加氢催化剂的作用下生产甲基异丁基酮(MIBK)是化学工业的成功案例之一。
本文综述了丙酮径醛缩合及后续加氢催化剂的分步式和一体化催化剂的研究现状,从液体碱、固体碱等缩合催化剂、负载型非贵金属和贵金属缩合加氢一体化催化剂等角度对文献特别是专利进行解读,为高选择性高效催化剂的进一步开发提供有益的参考。
关键词:丙酮;轻醛缩合;加氢中图分类号:TQ224文献标志码:A文章编号:1001-9677(2021)09-0003-03 Research Progress on Catalyst for Aldol Condensation andHydrogenation of AcetoneXU Shu-qun,YE Li-min(ZhejiangShengan Chemical Co.,Ltd.,Zhejiang Quzhou324022,China)Abstract:A series of higher aldehydes/ketones can be prepared by self-condensation or cross-condensation of acetone,which is of great value in the industry.For example,the production of methyl isobutyl ketone(MIBK)from acetone in the presence of aldol condensation and hydrogenation catalyst is one of the successful cases in chemical industry.The research status of aldol condensation and subsequent hydrogenation catalyst for one-step or multi-steps conversion of acetone was reviewed,the results of the liquid and solid alkali catalyst,the supported non-noble and noble metals in the patent and other literatures were researched.This review can provide the beneficial reference for future works to develop advanced catalysts with higher selectivity and higher efficient.Key words:acetone;Aldol reaction;hydrogenation丙酮经自身径醛缩合或交叉径醛缩合反应,可以制备一系列高级醛/酮化合物,具有重要的工业意义。
michael加成反应及其应用Michael加成反应是一种季节性的低温热反应。
它是一种催化反应,可用于合成化合物的合成,广泛应用于工业、医药及化妆品行业,成为重要的化学反应之一。
Michael加成反应是醛类、称做艾尔布赖特反应(Eubrecht reaction),反应原料是有机醛( carbonyl compounds )和伴随阴离子形成的酰醛( acylate )。
在适当条件下,强碱性阴离子酰醛有可能被过渡金属等物质催化,此时将有机醛作为过渡金属的配体结合,在有机醛的OH基上形成低温下的反应。
Michael加成反应反应是一种多种应用的反应,如在日前的药物合成及化妆品行业的新药的研制上都有广泛的应用。
越来越多的研究者把它定名为代谢工程的主要手段。
以及人造酶的制备,一种替代低温Michael加成反应的解糖技术,可在短时间内进行大规模产品的生产,用于磷脂酰丝氨酸,甘油酯及有机磷代谢物等复杂分子在体外进行合成,可迅速开发新药。
另外,Michael加成反应也用于实验室催化研究,用于模拟催化条件,研究表征和优化等方面。
也可用于应用及产品方面,如各种杀菌剂、防锈剂及染料制造、有机硫化合物及氨基酸等有机合成等。
然而,Michael加成反应的低效率及不可控性是影响反应的显著因素,为更好的利用Michael加成反应,现于互联网上出现了许多解决上述痛点的技术,如加成反应专属性质预测平台、加成反应可预测速率及效率、自适应反应体系等,这些新技术的引入不仅大大提高了Michael加成反应的效率,也使得Michael加成反应更易于控制,扩展了它的应用前景。
总的说,Michael加成反应是一种常用的催化反应,不仅在工业上有着广泛的用途,而且伴随着良好的反应特性和互联网平台的引入,它在化学工程的合成及研发中的应用也会更加深入,发挥出更大的作用。
旧蚴『fffjI|『『|删IJIJJ㈣杭州师范大学硕士学位论文致谢杭州师范大学硕士学位论文摘要杭州师范大学硕士学位论文摘要杭州师范大学硕士学位论文Abstract杭州师范大学硕士学位论文目次杭州师范大学硕士学位论文杭州师范大学硕士学位论文1金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭州师范大学硕士学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭州师范大学硕l二学位论文l金鸡纳生物碱及j£衍生物以:不对称催化加成反心中的心用研究进杭州师范大学硕士学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反麻中的应用研究进展杭州师范人学硕,l:学位论文l金鸡纳生物碱及j£衍生物曲i不对称催化加成反应中的应用研究进展o DHoD.cat 4杭州师范大学硕=1:学位论义l金鸡纳生物碱及je衍生物在不对称催化加成反应中的心用研究进展杭州师范人学硕.1j学位论文1金鸡纳生物碱及j£衍生物在不对称催化加成反心中的心用研究进杭州师范大学硕十学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进杭州师范大学硕:}=学位论文l金鸡纳生物碱及Je衍生物征不对称催化加成反心中的应用研究进展杭州师范人学硕士学位论文 l金鸡纳生物碱及j£衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭卅l师范人学硕.1:学位论文l金鸡纳生物碱及j£衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭州师范大学硕上学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭州师范大学硕上学位论文l金鸡纳生物碱及J£衍生物杠:刁i对称催化加成反应中的心用研究进展杭州师范大学硕十学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物柚:不对称催化加成反应中的应用研究进展杭卅l师范人学硕l:学位论文I金鸡纳生物碱及jt衍生物枉不对称催化加成反应中的应用研究进展杭州师范大学硕上学位论义l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的心用研究进展杭州师范大学硕l:学位论文l金鸡纳生物碱及j£衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭州师范人学硕上学位论文1金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的心用研究进展杭州师范大学硕一}=学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物神:不对称催化加成反应中的心用研究进展杭州帅范人学硕士学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭州师范人学硕上学位论文l会鸡纳生物碱及其衍生物红不对称催化加成反应中的应用形f究进腮杭州师范大学硕士学位论文l金鸡纳生物碱及】£衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭州师范人学硕.1j学位论文l金鸩纳生物碱及j£衍生物n!刁i对称催化加成反应中的脚用研究进展杭州师范人学硕一l二学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭卅l师范大学硕士学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反心中的应用研究进展杭州师范大学硕上学位论义l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭州师范人学硕J二学位论文杭州师范大学硕十学位论文l金鸡纳生物碱及j£衍生物在不对称催化加成反应中的心用研究进杭州师范人学硕一l:学位论文l金鸡纳生物碱及J£衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进杭州师范大学硕十学位论文l金鸡纳生物碱及其衍生物在4i对称催化加成反应中的应用研究进展a-杭州师范火学硕上学位论文l金鸡纳生物碱及J£衍生物相:不对称催化加成反应中的应用研究进杭州师范大学硕上学位论文l金鸡纳生物碱及』£衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展杭^}圳巾范大学硕L学位论文I金鸩纳生物碱及j乓衍生物征不对称催化加成反心中的应用研究进杭州师范大学硕士学位论文 l金鸡纳生物碱及其衍生物在不对称催化加成反应中的应用研究进展。
苯甲酰肼与硝基烯的Aza-Michael加成反应研究学院班级:化学化工学院高分子09-1班姓名:胡新梅指导教师:惠永海副教授摘要:研究的主要内容是由杂多酸(磷钼酸PMoA、磷钨酸PWA)固载介孔分子筛MCM-41的非均相催化剂催化苯甲酰肼和硝基烯的氮杂迈克加成反应,反应条件优化后,在最佳条件下进行底物普适性研究,最高产率可达99%。
并且,催化剂循环使用9次,反应收率依然可达90%。
关键词:苯甲酰肼;硝基烯;氮杂迈克加成The Study on Aza-Michael addition reactions of benzoylhydrazines with nitroolefins Abstract:The main content of this research is Aza-Michael additions of benzoylhydrazine and nitroolefins catalyzed by heterogeneous catalyst of MCM-41 supported heteropoly acids (PMoA, PW A). After the optimization of the reaction conditions, the universality of substrates was studied (up to 99% yield). Meanwhile, the catalyst could be reused up to nine times without significant loss of activity (up to 90% yield).Keywords:Benzoylhydrazine; Nitroolefins; Aza-Michael addition1.研究背景氮杂Michael加成是含N-H键对C=C不饱和键的加成反应[1],所用的催化剂有酶[2]、小分子催化剂、手性磷酸催化剂和非均相催化剂等。
收稿日期:2002212213;修回日期:2003205215
基金项目:江西省自然科学基金资助项目(9920009)
文章编号:100421656(2003)0620847202
用固体碱催化Michael 加成反应的研究
徐景士,王红明,陈慧宗
(江西师范大学化学学院,江西南昌 330027)
关键词:固体碱;催化;M ichael 反应中图分类号:O62117 文献标识码:A
用固体碱催化Michael 加成反应已有报道[1]。
本文报道用K 2O/γ2Al 2O 3和用微波法制备的K F/
γ2Al 2O 3、MgO/γ2Al 2O 3、MgO/NaY 作为催化剂催化
某些Michael 反应。
产物的编号如下:
CH 3
C O CH CH CH 3
CH 2
CHO
C O OC 2H 5 CH 3
C
O
CH CH CH 2
CN
C O
OC 2H 5 CH 2CH 2
CN
CH 2CN
A B C
1 实验部分
将所用γ2Al 2O 3、NaY 分子筛分别研磨并过(100目)筛,与干燥的MgO 、K F 按一定比例混合研磨混合均匀,分别置于微波炉中加热20min 。
一定量的K NO 3与上述粉末混合研磨均匀,置于马弗炉中在737K 焙烧3h 。
100ml 的三颈烧瓶中加入8ml 无水乙醇和1g 催化剂,按等物质的量加入两种反应物,反应温度80℃,一定时刻取样用气相色谱分析(FI D 检测,归一法定量)。
产物B 的分离:反应一定时间后,过滤,取滤液在常压下蒸干2/3的溶液后在余液中加入足量水,有大量晶体析出,静置过夜,过滤,晶体用无水乙醇重结晶。
产物归属如下:
A :(N o.11708)黄色固体,m.p.93~95℃,IR (K Br )ν:296014,293118,287511(C 2H ),173213,170914,168014(C =O ),145517,133712(C 2H ).
B :(N o.11076)白色晶体,m.p.106~108℃,IR (K Br )ν:299014,296313,283512(
C 2H ),225011(C ≡N ),173713,170515(C =O ),146412,145114(CH 3),137016(CH 3).
C :(N o.5187)无色液体,IR (K Br )ν:297814,293518,287715(C 2H ),225117(C ≡N ),144613,137917(C 2H ).
2 结果与讨论
211 Michael 催化反应
表1为K 2O/γ2Al 2O 3、K F/γ2Al 2O 3和MgO/γ2Al 2O 3催化Michael 反应的结果,产率均达85%以上,特别是乙酰乙酸乙酯与巴豆醛反应生成产物(A ),产率高达96%。
并且能使在一般的碱性催化剂催化下不能发生Michael 反应的乙腈能与α,β2不饱和腈发生加成反应,产率,均可达85%以上,乙腈和丙烯腈的反应产率达89%。
表1 K 2O/γ
2Al 2O 3、K F/γ2Al 2O 3和MgO/γ2Al 2O 3催化M ichael 反应的结果
T able 1 Several M ichael reactions catalyzed by K 2O/γ2Al 2O 3、K F/γ2Al 2O 3and MgO/γ2Al 2O 3
Reactants Catalyst React time/h
Product Y ield/%A +D K 2O/γ2Al 2O 312E 96A +C K 2O/γ2Al 2O 312F 85B +C K 2O/γ2Al 2O 312G 89A +D K F/γ2Al 2O 312E 82A +C K F/γ2Al 2O 312F 72B +C K F/γ2Al 2O 312G 79A +D M gO/γ2Al 2O 312E
89
A +C M gO/γ2Al 2O 324—
—B +C
M gO/γ2Al 2O 3
24
——
Reaction tem perature :80℃
表1显示了MgO/γ2Al 2O 3对乙酰乙酸乙酯与
第15卷第6期2003年12月 化学研究与应用Chemical Research and Application V ol.15,N o.6
Dec.,2003
巴豆醛的Michael 反应的催化效果较好,且无副反应,但是该催化剂对乙腈与丙烯腈及乙酰乙酸乙酯与丙烯腈的Michael 加成反应却无任何效果。
MgO/γ2Al 2O 3催化乙酰乙酸乙酯与巴豆醛的Michael 反应(图1),当质量负载比为10%时,产率仅为70%,产率随负载比增加提高,负载比达20%后,产率变化不大为92%,当负载比25%时,产率最高,为9813%。
图1 不同负载比的MgO/γ2Al 2O 3催化乙酰乙酸
乙酯与巴豆醛的M ichael 反应的产率Fig.1 Y ield of M ichael reaction (A +D )vs.the
load ratios of MgO/γ2Al 2O 3
用微波法制备的K F/γ2Al 2O 3催化性能较
优[2,3]。
对乙酰乙酸乙酯与巴豆醛的Michael 反应,在恒温80℃的条件下,当反应12h 后,其产率可达82%,同时它亦能催化乙腈与丙烯腈、乙酰乙酸乙酯与丙烯腈的Michael 加成反应,产率分别为79%和72%。
表1显示,几种催化剂中K 2O/γ2Al 2O 3催化性能最好,原因可能是K NO 3在γ2Al 2O 3表面上经高温分解后,碱的强度可达H -=27,可视为固体超强碱[4]。
MgO/γ2Al 2O 3仅仅只对乙酰乙酸乙酯与巴豆醛的Michael 反应有催化效果,而对乙腈与丙烯腈、乙酰乙酸乙酯与丙烯腈的加成反应无催
化作用。
212 反应时间的影响
由图2可知,K 2O/γ2Al 2O 3作为催化剂,反应6h 产率就已达96%,然后其随时间的变化不大,这可以说明该催化剂对Michael 加成反应的速度较其他的催化剂要快得多。
而Mg o/γ2Al 2O 3和MgO/NaY 作催化剂时在12h 时,其曲线的斜率很大,说明在前12h 时,该反应一直在很快地进行,但只有在反应24h 后才达到较高产率。
K F/γ2Al 2O 3在反应6h 后其曲线的变化较平稳,说明该反应在前6h 已基本达平衡,但到反应18h 后,产率下降
,在这几种催化剂中产率最低。
1.K 2O/γ2Al 2O 3
2.K F/γ2Al 2O 3
3.MgO/γ2Al 2O 3
4.MgO/NaY 图2 反应时间对产率的影响Fig.2 Y ield vs.react time for several catalysts
综上,这些固体碱催化剂是Michael 加成反应的优良催化剂,只是MgO/γ2Al 2O 3和MgO/NaY 催化剂对乙腈与丙烯腈、乙酰乙酸乙酯与丙烯腈的Michael 加成反应几无效果。
参考文献:
[1]屠树江,史达清,周龙虎.化学试剂,1999,(2):120-1211
[2]周勇,杨军,周建伟,精细石油化工进展,2001,(6):23
-241
[3]周勇.化学世界,2001,42(2):79-801
Michael addition reaction catalyzed by solid base
X U Jing 2shi 3,W ANG H ong 2ming ,CHE N Hui 2zong
(C ollege of Chemistry ,Jiangxi N ormal University ,Nanchang 330027,China )
Abstract :Different Michael addition reactions catalyzed by s olid base K 2O/γ2Al 2O 3and K F/γ2Al 2O 3,MgO/γ2Al 2O 3prepared by microwave irradiation method were reported in this paper.F or the K 2O/γ
2Al 2O 3,not only g ood yield was attained but als o made the reaction of Acetonitrile that usually is regarded as inactive carbonion and α,β2unsaturated com pound to carry out.The yield of Michael reaction of E thyl acetoacetate and Crotonaldehyde catalyzed by K F/γ2Al 2O 3,MgO/γ2Al 2O 3,MgO/NaY all could reach to 80%and the latter could reach to 90%.At the same time ,the catalysts of different content (the ratio of load )of MgO were als o applied in this reaction ,and it was found that the best content of MgO was 20%~25%.
K ey w ords :s olid base ;catalysis ;Michael addition reaction (责任编辑 李瑛)
848化学研究与应用 第15卷。