芳香酮类化合物的合成研究进展
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植物次生代谢物的研究进展及应用前景植物次生代谢物指的是植物不参与生长发育、呼吸、光合作用等基本生理代谢过程的化合物。
这些化合物不仅存在于植物体内,也在人类和动物的生理中发挥重要作用。
对于人类来说,植物次生代谢物不仅是药物来源,还可以应用于化妆品、香料、食品添加剂和颜料等领域,因此在科学研究和产业界应用方面引起了广泛关注。
一、植物次生代谢物的种类和合成途径植物次生代谢物种类繁多,包括表观遗传物质、多酚类化合物、萜类化合物、生物碱、酮类化合物等。
这些化合物的合成途径主要通过植物特定的酶系统进行,受到内部和外部环境的调控(如光照、营养元素含量、环境压力等)。
以多酚类化合物为例,多酚类化合物包括茶多酚、花青素等,这些化合物的合成主要受到苯丙氨酸途径和山梨醇磷酸途径的影响。
茶多酚的合成主要由苯丙氨酸途径中的芳香族氨基酸加氧酶(PAL)起始,经过多次酰基转移和加氧,形成儿茶素酸和黄酮类物质,最后通过加合反应形成茶多酚。
而山梨醇磷酸途径主要受到水杨酸途径和异源反应的影响,从而合成花青素。
二、植物次生代谢物的研究进展不同于植物基础生理代谢的研究,植物次生代谢物的合成和功能机制研究相对较少,但近年来在这个领域取得了重要突破。
1. 基因工程和代谢工程随着人类对植物基因组的了解和基因工程技术的发展,利用生物技术手段调控植物次生代谢物生合成已经成为热门研究方向。
代谢工程是通过转基因和突变,利用生物学手段刺激或者阻遏植物次生代谢物的生合成途径。
这些研究可以帮助我们更好地了解植物次生代谢物的合成途径和机理,指导其应用和开发。
2. 逆向生物学和大数据研究逆向生物学借助现代科技手段,利用人类对基因组和生物大数据的了解,从而解决科学难题。
逆向生物学也被应用到了植物次生代谢物的研究中,借助大数据技术和人工智能算法分析植物次生代谢物的生成机制,优化其生合成途径和产量。
三、植物次生代谢物的应用前景植物次生代谢物具有广泛的应用前景,主要涵盖医药、化妆品、食品等领域。
环芳香单胺的综述:合成方法和生物合成途径的研究进展环芳香单胺(Cyclic Aromatic Monoamines)是一类具有环状结构的芳香族化合物,具有多种生物活性和药理学作用。
它们在医药领域、农业领域和材料科学领域等具有广泛的应用前景。
本文将从环芳香单胺的合成方法和生物合成途径的研究进展两个方面进行综述。
一、环芳香单胺的合成方法研究进展1. 化学合成方法环芳香单胺的化学合成主要依赖于有机合成化学的方法和技术。
传统的化学合成方法包括芳香化合物的氨基化反应、脱氨基反应、环化反应等。
近年来,随着有机合成化学的发展,新的合成方法不断涌现出来。
例如,过渡金属催化的C-H键官能团化反应、自由基反应、不对称合成等均在环芳香单胺的合成中起到重要作用。
这些新方法不仅提高了产率和选择性,还能实现对结构的精细调控。
2. 生物合成方法与化学合成方法相比,生物合成方法在环芳香单胺的合成中具有更多的优势。
目前已经发现大量的微生物、植物和真菌等天然来源能够合成环芳香单胺。
通过对这些天然产生环芳香单胺的生物进行研究,可以揭示其合成途径和调控机制,并为进一步优化和工程化生物合成提供理论基础。
此外,还可以通过基因工程技术和代谢工程手段,实现对宿主生物的改造和优化,从而提高环芳香单胺的产量和品质。
二、环芳香单胺的生物合成途径研究进展1. 微生物生物合成途径目前,已经发现多种微生物能够产生环芳香单胺,如青霉菌、大肠杆菌、栖霉菌等。
这些微生物通过特定的代谢途径将原料物质转化成环芳香单胺。
例如,某些微生物通过芳香族化合物的羟基化和去氨基化反应来合成环芳香单胺。
此外,通过对微生物代谢途径的研究,也可以发现新的合成途径和代谢中间产物,为代谢工程的设计提供新的思路。
2. 植物生物合成途径许多植物和植物组织中也能够产生环芳香单胺。
比如,咖啡因、茶碱等具有生理活性的环芳香单胺就是由植物中的芳香族化合物经过一系列合成步骤合成的。
植物合成环芳香单胺的途径通常涉及酶催化的羟化、脱氨基等反应,这些酶的研究对于揭示植物生物合成途径具有重要的意义。
二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚酮共聚物的合成及其性能研究的开题报告1. 研究背景在工业生产和科学研究中,聚芳醚酮(PAEK)是一种重要的高性能工程塑料,它具有优异的高温性能、耐腐蚀性、机械性能和耐热性能等特点。
二氮杂萘酮联苯结构是一种重要的芳香族杂环,与PAEK具有结构相似的特点。
因此,研究二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚酮共聚物的合成及其性能,对于制备高性能的工程塑料具有重要的应用价值。
2. 研究目的本研究的目的是合成一种新型的共聚物材料,即二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚酮共聚物,并研究其结构、物化性质、高温性能、机械性能和耐腐蚀性能等方面的性能。
3. 研究方法(1)材料合成:采用聚合物反应合成方法,将二氮杂萘酮联苯结构化合物和芳醚酮单体进行共聚反应。
(2)材料表征:采用核磁共振(NMR)、红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、动态力学分析(DMA)和扫描电镜(SEM)等手段对合成材料的结构和物理性质进行测试分析。
(3)性能评价:对合成材料的高温性能、机械性能、耐腐蚀性能等方面进行评价测试,包括热膨胀系数、拉伸强度、抗弯强度、硬度和耐化学腐蚀性等性质的测试和分析。
4. 预期成果(1)成功合成二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚酮共聚物材料。
(2)对共聚物材料的结构和物理性质进行全面的表征和分析。
(3)研究其高温性能、机械性能和耐腐蚀性能等方面的性能。
(4)对材料的应用前景进行展望。
5. 研究意义(1)开创了一种新的合成方法,可以应用于合成其他具有应用价值的功能化共聚物材料。
(2)为制备高性能工程塑料提供了新的思路和方法。
(3)优化和改进现有的材料性能,满足工业和科学研究的需求。
稀土—β—二酮配合物的研究进展摘要:介绍了稀土-β-二酮三元配合物的合成方法,并对β-二酮的合成研究进展以及第二配体的合成研究进展进行了综述,最后对其发展方向和应用前景提出了自己的见解。
关键词:稀土β-二酮第二配体研究进展稀土元素的显著特点是大多数稀土离子含有未充满的4f电子,且稀土离子的基态和激发态都为4fn 电子构型,4f电子处于原子结构的内层,受到外层5S 和5P轨道的有效屏蔽引起f-f 跃迁呈现尖锐的线状谱带,其激发态具有相对较长的寿命,然而稀土离子在紫外和可见光区的吸收系数十分低;同时由于这种屏蔽作用使得其配位场效应较小、体积较大,能形成高配位数的配合物,且配合物的键型主要是离子型的,属于硬酸性,与硬碱性的配位原子(如氧、氟、氮等)有较强的配位能力,而β-二酮含有多个强配位氧原子能与稀土离子形成稳定的配合物。
大多数稀土-β-二酮配合物在200~400 nm的紫外区都有强烈的电子吸收,而且热分解温度多在200℃以上,良好的光热稳定性和光储性能使其在激发光光存储领域日益受到人们的重视。
β-二酮化合物是一类重要的有机合成中间体,尤其是作为一种优良的金属螯合剂已经得到了广泛的应用,早期主要用于分离和气相色谱[1,2]。
稀土有机配合物多属于中心离子发光型配合物,其发光具有半峰宽窄、色纯度高、理论内量子效率100%等优点。
从配位化学的角度看,Ln(III)离子倾向于多配位,有机负离子作第一配体满足电荷平衡,电中性的第二配体满足Ln(III)离子配位数;此外第二配体还可以降低配合物的极性,提高挥发性能,合适的第二配体还可以改善配合物载流子的传输性,且第二配体结构不同对材料的发光效率影响也不同。
下面就对稀土β-二酮配合物的合成、β-二酮化合物的合成以及第二配体的合成研究进展作一概述。
一、稀土-β-二酮配合物的合成研究β-二酮具有酮式和烯醇式两种结构并有互变异构反应,因此β-二酮可以看成是一种一元弱酸,与碱反应被夺去一个氢后,成为一个具有两个配位点的一价阴离子,很容易与稀土离子发生配位反应。
芳香醚类化合物的制备方法芳香醚类化合物是一类具有芳香环和醚基团的有机化合物。
它们在许多领域中具有重要的应用,如医药、香料、染料和农药等。
本文将介绍一些常见的芳香醚类化合物的制备方法。
一、酚醚化反应酚醚化反应是一种常见的制备芳香醚类化合物的方法。
该反应是通过酚和醇在酸性条件下发生酯化反应生成酚醚。
常用的酸催化剂有硫酸、磷酸和氢氟酸等。
例如,苯酚和甲醇在硫酸催化下反应,可以得到甲苯醚:C6H5OH + CH3OH → C6H5OCH3 + H2O二、芳香酮醚化反应芳香酮醚化反应是一种制备芳香醚类化合物的重要方法。
该反应是通过芳香酮和醇在酸性条件下发生酯化反应生成芳香酮醚。
常用的酸催化剂有硫酸、磷酸和氢氟酸等。
例如,苯酮和甲醇在硫酸催化下反应,可以得到甲苯酮醚:C6H5COCH3 + CH3OH → C6H5COCH3OCH3 + H2O三、酚酯化反应酚酯化反应是一种制备芳香醚类化合物的常用方法。
该反应是通过酚和酸酐在酸性条件下发生酯化反应生成酚酯。
常用的酸催化剂有硫酸、磷酸和氢氟酸等。
例如,苯酚和乙酸酐在硫酸催化下反应,可以得到苯乙酸酯:C6H5O H + CH3COOC2H5 → C6H5OCOCH3 + C2H5OH四、酚醛缩合反应酚醛缩合反应是一种制备芳香醚类化合物的重要方法。
该反应是通过酚和醛在碱性条件下发生缩合反应生成酚醛缩合物,然后通过脱水生成芳香醚。
常用的碱催化剂有氢氧化钠和氢氧化钾等。
例如,苯酚和甲醛在氢氧化钠催化下反应,可以得到甲苯醚:C6H5OH + CH2O → C6H5OCH3 + H2O五、芳香胺醚化反应芳香胺醚化反应是一种制备芳香醚类化合物的常用方法。
该反应是通过芳香胺和醇在酸性条件下发生酯化反应生成芳香胺醚。
常用的酸催化剂有硫酸、磷酸和氢氟酸等。
例如,苯胺和甲醇在硫酸催化下反应,可以得到甲苯胺醚:C6H5NH2 + CH3OH → C6H5NHCH3 + H2O芳香醚类化合物的制备方法有酚醚化反应、芳香酮醚化反应、酚酯化反应、酚醛缩合反应和芳香胺醚化反应等。
辣椒的果实香气成分和挥发性化合物的研究辣椒是一种常见的调味品,具有辛辣的口感和独特的香气,常常被用于烹饪中,给菜肴增添风味。
辣椒的果实香气成分和挥发性化合物一直是研究者们关注的课题。
本文将介绍辣椒的果实香气成分和挥发性化合物的研究进展。
辣椒的果实香气成分主要包括醇类、醛类、酮类、酯类、萜类和多环芳烃等。
研究表明,酸辣椒中主要的香气成分为2-甲基丁醛、2-甲基戊醛和2-甲基己酮等;甜辣椒中主要的香气成分为3-辛烯-1-醇、2,4-癸二醇和α-乙酰基苯甲酸乙酯等。
辣椒的香气成分在果实的发育过程中呈现出动态变化,随着果实的成熟,香气成分的含量也发生了变化。
挥发性化合物是辣椒香气的主要来源,也是辣椒的核心活性成分。
研究表明,挥发性化合物的种类和含量与辣椒的品种、生长环境和烹饪方法等有关。
辣椒中常见的挥发性化合物包括单萜类化合物、羟基苯丙酮类化合物和香豆素类化合物等。
例如,辣椒中的辣椒素就是一种单萜类化合物,具有辛辣的味道和香气。
此外,一些芳香化合物如香豆素类化合物也能为辣椒增添独特的香气。
在辣椒的果实香气成分和挥发性化合物的研究中,研究方法包括色谱分析、质谱分析、气相色谱-质谱联用等。
这些方法能够准确的分析出辣椒中的香气成分及其含量。
此外,生物传感器技术也被应用于辣椒香气的研究中,通过检测生物传感器对香气物质的响应来分析辣椒中的香气成分。
除了研究辣椒的果实香气成分和挥发性化合物,还有许多研究关注辣椒的香气形成机制。
辣椒的果实香气形成是一个复杂的过程,涉及到多个生物化学途径和基因的调控。
例如,酶法、酸碱催化和微生物发酵等都可以影响辣椒的香气形成。
研究者们通过对辣椒基因组的测序和功能基因的研究,揭示了一些与辣椒香气相关的基因,为进一步研究辣椒香气的形成机制提供了重要的基础。
总的来说,辣椒的果实香气成分和挥发性化合物的研究为我们深入了解辣椒的香气特征和调味功能提供了重要的参考。
随着科学技术的不断进步,相信对辣椒香气的研究还将取得更多的突破,为我们提供更好的烹饪体验和食品创新。
植物中类黄酮合成及其作用植物中的化合物种类繁多,其中类黄酮是一类具有广泛分布和重要生理功能的化合物。
类黄酮是指一类多羟基的芳香环化合物,具有明显的荧光和抗氧化性质。
类黄酮广泛存在于植物的根、干、叶、花、果实等不同部位中,是人们日常膳食中的重要营养来源之一。
类黄酮在植物的生长、发育和逆境胁迫中起着重要的作用,通过过氧化物酶的辅助下,可以增强植物的抗氧化能力,保护植物细胞免于氧化应激的损害。
类黄酮的合成在植物中是通过芦丁酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)和黄酮酶(flavonoid 3-O-glycosyltransferase,3GT)等酶催化反应进行的。
芦丁酶是类黄酮生物合成途径中的关键酶,它催化黄酮酮还原成黄酮,是黄酮合成的起始酶。
黄酮酶则在芳香环的C3位上加上一分子葡萄糖等糖分子(酰基或者葡萄糖),形成黄酮-3-葡糖苷等类黄酮类化合物。
类黄酮的生物合成途径非常复杂,其中包括对芳香族化合物的氧化还原、重排等反应,以及对酰基合成、环化等复杂过程的调节。
类黄酮类化合物在植物的生长发育、抗氧化、抗病等方面具有重要的作用。
化合物丰富的植物种类,如茶树、甘蔗、黄花菜、葡萄、花生、苜蓿、扁豆、黑豆等作物,在人类健康和营养方面发挥着重要作用。
在茶叶中,儿茶素类化合物和黄酮类化合物是其特色成分,它们不仅具有增强人体免疫力、抗氧化等作用,而且还能抑制体内脂肪吸收、消除自由基等。
在医药方面,从中药及其配方中提取类黄酮等化合物已成为研究者关注的热点。
如从东洋参中分离出活性成分,以发挥其抗氧化、调节免疫、增强抗疲劳等功能;从白叶试提取芹菜苦味素,以期降低血脂、降压、降血糖、抑癌等功效。
类黄酮在植物生长发育、抗氧化和人类保健方面发挥着重要的作用,对于推进人类的健康事业和促进人类和谐发展具有积极的意义。
类黄酮的生物合成与调节研究仍然存在不少亟待解决的问题,如同工酶样物的合成机制和作用,抗氧化途径和相关信号转导机制等。
大肠杆菌代谢工程生产芳香族化合物研究进展李飞飞;赵广荣【摘要】芳香族化合物广泛应用于化工、食品及医药等领域,多来自于化工合成或天然产物提取.天然微生物也具有合成芳香族化合物的能力,以维持自身生命活动代谢需求,但其积累能力较低.近几年利用代谢工程的方法对微生物特别是大肠杆菌进行途径优化、设计、改造等方法在提高其芳香族化合物的发酵产量方面取得了显著成效,并且创新地生产出多种有价值的芳香族衍生物.这些研究成果对于未来以合成生物学和细胞工厂为基础利用可再生资源进行工业生物制造,解决化石能源危机和天然产物提取等问题具有重要意义.【期刊名称】《食品与发酵工业》【年(卷),期】2014(040)006【总页数】7页(P128-134)【关键词】大肠杆菌;代谢工程;芳香族化合物【作者】李飞飞;赵广荣【作者单位】天津大学化工学院制药工程系,天津,300072;天津大学化工学院制药工程系,天津,300072【正文语种】中文芳香族化合物广泛应用于化工、饲料、食品和医药等领域,其主要的来源是石油和煤焦油工业,化学合成是工业上生产芳香类化合物普遍采用的方法。
芳香族化合物也广泛分布于自然界,是各种生物的初级和次级代谢产物,所以也有一部分芳香族产品是通过生物法获得的。
近年来,随着环保要求的提高和化石能源的减少,利用生物法合成芳香族目标化合物成为研究的热点,其中微生物发酵法是通过优良的微生物菌种在合适的条件下以葡萄糖、甘油等可再生原料发酵积累芳香族化合物。
目前对于微生物中芳香族化合物的合成途径和调控机理研究最多且阐述最为清楚的是大肠杆菌。
大肠杆菌体内芳香族化合物的合成主要通过莽草酸途径(shikimate pathway)(图1)和其下游芳香族氨基酸进一步衍生化实现。
由于大肠杆菌自身积累芳香族化合物能力很低,只有代谢途径优化改造才能更好的实现目标产物的发酵生产。
近几年通过大肠杆菌代谢工程方法生产芳香族化合物取得了显著成效,极大地提高了目标化合物的合成积累能力,这为日后研究的进一步深入和工业化生产奠定了良好的基础。
第39卷第3期2009年6月精细化工中间体FINECHEMICALINTERMEDIATESVol.39No.3June2009
基金项目:国家自然科学基金资助项目(20806018),河北省自然科学基金资助项目(B2007000156)。作者简介:白国义(1975-),男,河北沧州人,教授,博士,主要从事精细化工和催化领域的研究。(E-mail:baiguoyi@hotmail.com)收稿日期:2009-05-19
芳香酮类化合物的合成研究进展白国义,窦海洋,李新娟,樊欣欣(河北大学化学与环境科学学院,河北保定071002)摘要:介绍了由芳香族化合物的Friedel-Crafts酰基化反应和芳香醇的氧化脱氢反应等合成芳香酮类化合物的研究进展,比较了各种方法的优缺点,指出以固体酸为催化剂的Friedel-Crafts酰基化反应和以双氧水或氧为氧化剂的芳香醇的氧化反应是今后芳香酮类化合物合成的发展方向。关键词:芳香酮;Friedel-Crafts酰基化反应;固体酸;芳香醇;氧化中图分类号:TQ244.2文献标识码:A文章编号:1009-9212(2009)03-0001-06
ProgressontheSynthesisofAromaticKetonesBAIGuo-yi,DOUHai-yang,LIXin-juan,FANXin-xin(CollegeofChemistryandEnvironmentalScience,HebeiUniversity,Baoding071002,China)Abstract:SynthesisofaromaticketonesfromaromaticcompoundsviaFriedel-Craftsacylationorfromaromaticalcoholsviaoxidationordehydrogenationarereviewed.SolidacidsarethemaincatalystsfortheFriedel-Craftsreactions.Hydrogenperoxideoroxygenareprospectiveoxidantsfortheconversionofaromaticalcohols.Keywords:aromaticketone;Friedel-Craftsacylation;solidacid;aromaticalcohols;oxidation
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综述与专论
1前言众所周知,芳香酮类化合物作为重要的化工产品及中间体,在医药、农药、染料等领域有着广泛的应用。例如,2-酰基-6-甲氧基萘是制备消炎镇痛药萘普生的重要中间体[1];4,4′-二氟二苯甲酮主要用于合成新型强效脑血管扩张药物“氟苯桂嗪”及治疗老年神经性痴呆症药物“都可喜”等药物;多羟基二苯甲酮广泛应用于塑料、树脂、涂料、合成橡胶、感光材料及化妆品行业[2]。根据文献报道,芳香族化合物的Friedel-Crafts酰基化(F-C酰基化反应)[3~5]和芳香醇的氧化脱氢是目前芳香酮类化合物的主要合成方法。其中,F-C酰基化反应通常以酰氯、酸酐、羧酸作为酰基化试剂,而催化剂的选择是此类反应的核心问题,文献报道的催化剂包括传统的Lewis酸催化剂、质子酸催化剂和固体酸催化剂等。芳香醇的氧化脱氢是制备芳香酮的另一个重要合成方法[6~8],这类
反应传统上采用铬盐[9]、高锰酸盐[10]、Pd基催化
剂等[11],而这些催化体系经常需要一种或是多种
相对昂贵的金属,同时会产生大量的金属废弃物。随着人们环保意识的日益增强,发展绿色、经济、高效的催化剂体系已成为当前发展的趋势,而以空气、双氧水或氧为氧源,同时将反应转移到离子液体、超临界二氧化碳、水相条件下进行,已成此领域的研究热点之一。
2Friedel-Crafts酰基化反应
2.1传统的Lewis酸催化剂
传统的Lewis酸催化剂包括无水氯化铝、无水氯化锌、无水三氯化铁、无水四氯化锡等,催化剂的作用是增强酰基碳原子上的正电荷,提高进攻试剂的亲电反应能力。此类催化剂作用下的F-C酰基化反应工艺具有酰化产物收率高、反应条件温和、廉价易得等优点、到目前为止,无水氯化铝仍然是工业上经F-C酰基化反应制备芳香酮类化合物的主要催化剂。Pivsa-Art等[12]分别以氯化铝、氯化锰等金属氯化物为催化剂对2-甲氧基萘与酰氯的F-C酰基化反应进行了研究,结果发现以氯化铝作为催化剂时,α位取代产物的选择性较差;而以氯化锰作为催化剂时,其选择性和收率均很高,在50℃条件下反应,α位取代产物的收率达到了99%。王秀兰等[13]以无水氯化铝为催化剂,对高度钝化的间二氟苯的F-C酰基化反应进行了研究,并通过正交实验得到了反应的优化条件,当n(间二氟苯)∶n(无水氯化铝)∶n(氯乙酰氯)=1∶1∶1.3、反应时间4.3h、反应温度50~55℃时,2-氯-2′,4′-二氟苯乙酮的收率可达90%以上。黄向红[14]探讨了对硝基苯甲酰氯和氯苯在无水氯化铝催化作用下,生成4-硝基-4′-氯二苯甲酮的F-C酰基化反应,通过实验条件的优化,当n(对硝基苯甲酰氯)∶n(氯苯)∶n(无水氯化铝)=1.0∶2.0∶1.3、反应温度70℃、反应时间1.5h时,4-硝基-4′-氯二苯甲酮的收率为84.3%。虽然Lewis酸催化剂催化的F-C酰基化反应收率普遍较高,但此类催化剂存在着以下缺点:遇水易分解、自身有腐蚀性、不易回收使用、后处理困难、不符合可持续发展的要求等。因此,对该类催化剂进行改进已成为当前科研的热点之一,并取得了一定的进展。例如,Deshmukh等[15]将无水氯化铝负载于苯乙烯和二乙烯基苯共聚物后,提高了其对水的稳定性,以二硫化碳作溶剂催化乙酰氯酰化甲苯时,得到的甲苯邻位酰化产物比例高,且当苯乙烯的交联度为20%时,甲苯的邻位酰化产物的比例也随之增大,其选择性达到61.8%,而当以二氯甲烷作溶剂时,此反应不发生,同时反应后的催化剂可在盐酸中活化后,重复使用3次以上,其活性与新鲜的催化剂相同。此外,Clark等[16]将无水氯化铝负载在沸石、粘土等载体上,研究了它们对F-C酰基化反应的活性及选择性的影响,结果表明负载后的催化剂的活性及选择性都优于未经负载的催化剂。2.2固体酸催化剂固体酸催化剂因与反应物处于不同相,可回收并重复使用,且不存在设备腐蚀和环境污染等问题,被称为绿色催化剂。目前,所报道的用于F-C酰基化反应的固体酸催化剂主要有沸石分子
筛、固体超强酸、固体杂多酸、金属氧化物、大孔树脂等[17~23],现分别介绍如下。
2.2.1沸石分子筛
沸石分子筛具有很宽的可调节酸中心和酸强度、选择性好、活性高、可回收再生、不污染环境等诸多优点。沸石分子筛的种类很多,在众多沸石分子筛中又以H-β沸石分子筛的运用最为广泛,人们已成功地合成了一系列不同尺寸和结构的沸石分子筛催化剂用于F-C酰基化反应。Chiche等[24]
最早使用Ce3+交换的Y型沸石分子
筛催化甲苯与脂肪酸的酰化反应,发现随着脂肪酸碳链的增加,产物的收率明显增加,最高可达到96%。Rohan等[19]以H-β沸石分子筛为催化剂,对苯甲醚与乙酸酐的F-C酰基化反应进行了研究,目标产物对甲氧基苯乙酮的选择性大于98%,并指出对甲氧苯乙酮在H-β沸石分子筛催化剂表面的吸附和对H-β沸石分子筛孔道的堵塞是到导致催化剂失活的主要原因。Guidotti等[20]以H-β沸石分子筛为催化剂系统地研究了各种芳环化合物与乙酸酐F-C酰基化反应,重点考察了取代基对F-C酰基化反应的影响,其活性顺序为:苯甲醚>2-甲氧基萘>邻二甲苯≈甲苯>2-甲基萘>氟苯,例如,苯甲醚做反应底物时,乙酸酐的转化率达到了95%;而氟苯做反应底物时,乙酸酐的转化率只有1%。Sheemol等[21]发现在甲苯的F-C酰基化反应中,La改性的H-β沸石分子筛催化剂比未改性的催化剂具有更高的反应活性,在n(甲苯)∶n(乙酸酐)=1∶2,La-β沸石分子筛催化剂0.25g,反应温度135℃条件下反应6h,苯甲醚转化率为66%,对位产物的选择性达到了100%。此外,
Zhao等[22]
研究了使用乙酸酐为酰基化试剂在不同
酸改性的H-β沸石分子筛催化作用下对苯甲醚进行F-C酰基化反应,取得了不错的结果,其中盐酸改性的H-β沸石分子筛催化剂具有较高的稳定性,在重复使用3次后,苯甲醚的转化率仅降低了5%。Winé课题组[25]采用水热合成法得到了负载型H-β/SiC沸石分子筛催化剂,并在固定床中对苯甲醚与苯甲酰氯的F-C酰基化反应进行了研究,结果表明,H-β/SiC沸石分子筛和未负载的H-β沸石分子筛相比,催化剂的稳定性显著提高,在
精细化工中间体2第39卷反应时间为1h时,苯甲酰氯的转化率为73%,对位产物的选择性为96%,当反应进行12h时,苯甲酰氯的转化率降低了13%,而未负载的H-β沸石分子筛做催化剂时,当反应进行6h时,苯甲酰氯的转化率降低了43%。目前,沸石分子筛催化的F-C酰基化反应绝大部分集中在高度活化的芳环底物上,对惰性的芳环化合物的酰化反应研究较少,并且适应反应单一,主要停留在实验室阶段,亟待进行系统、深入的研究和工业生产可行性的分析。2.2.2杂多酸杂多酸是一种重要的无机酸,具有强酸性、强氧化性及准液相行为等特性,且由于其组成和结构的多样性,性能可以大幅度调变,在许多反应中表现出优异的催化性能。近年来,杂多酸催化剂已被应用于F-C酰基化反应中。例如,Ji等[18]报道了在磷钨酸催化剂作用下乙酸酐对苯甲醚的F-C酰基化反应,收率最高可达98%。Kaur等[26]报道了各种杂多酸催化苯甲醚与乙酸酐的F-C酰基化反应,结果发现,以40%PW/SiO2为催化剂,在n(苯甲醚)∶n(乙酸酐)为10~20之间,反应温度为90~100℃时,对位产物的收率为98%,且选择性很高。Tagawa等[27]以杂多酸为催化剂对苯、甲苯与苯甲酸酐的F-C酰基化反应进行了系统的研究,重点考察了金属离子对杂多酸催化剂的改性作用,在反应试剂为1.17mol、苯甲酸酐6.6mmol、催化剂0.03mmol,反应时间2h的条件下,H0.5CsP2.5W12O40催化剂具有较高的反应活性,结果见表1。从表中数据可以看出,H0.5CsP2.5W12O40催化剂有效地催化了甲苯与苯甲酸酐生成芳香酮的F-C酰基化反应,通过对条件的优化,收率可达98%,并推测产物的吸附是导致催化剂失活的主要原因。2.2.3固体超强酸固体超强酸具有易分离、不腐蚀设备、后处理简单、选择性高、可在较高温度范围内使用等优点和广阔的工业应用前景,已受到国内外学者广泛关注,成为固体酸催化剂研究中的热点。Cardoso等[28]