离子液体催化醛胺缩合反应制备氮杂环化合物

发布时间：2017-10-16 10:06

  本文关键词：离子液体催化醛胺缩合反应制备氮杂环化合物

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【摘要】：氮杂环化合物是有机化学中极其重要的一类杂环化合物,以其独特的性能和特点被广泛应用于化工、药物、生物等领域,研究各种氮杂环化合物的合成具有十分重要的意义。目前,合成氮杂环化合物使用的催化剂和溶剂主要是一些易挥发性有毒试剂和强腐蚀性的无机酸等,严重污染了环境。离子液体的快速发展,使其不仅可以作为有效的溶剂,还可以作为高效可循环使用的绿色催化剂促进氮杂环化合物的合成。论文主要制备了一系列离子液体,并将其应用在醛胺缩合反应中,催化氮杂环化合物的合成。设计合成了酸性功能化离子液体1-十二烷基-3-丙磺酸基咪唑硫酸氢盐[C3SO3HDoim]HSO4,并通过1HNMR,13CNMR,IR,MS,元素分析等进行了表征,产率83.9%。论文考察了咪唑型、己内酰胺型、季铵盐型离子液体在氮杂环化合物四氢-咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二酮(甘脲),2,5,7,9-四氮杂双环[4.3.0]壬酮-8和六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)合成中的应用。结果表明,咪唑型离子液体[C3SO3HDoim]HSO4催化性能最好,可循环利用率高,分别提出了离子液体催化的可能反应机理。在优化的反应条件下,三种氮杂环化合物：甘脲,2,5,7,9-四氮杂双环[4.3.0]壬酮-8和HBIW的产率分别高达95%,89%,81%。制备了五种酸性离子液体,用于催化芳醛、脲(硫脲)、环戊酮三组份的Biginelli-type反应,合成一系列嘧啶酮类衍生物。结果表明,离子液体[C3SO3HDoim]HSO4能够有效催化该缩合反应的进行,且离子液体可以循环使用7次,催化性能依旧良好。芳醛、脲(硫脲)、环戊酮三组份的投料比为2：1：1,离子液体[C3SO3HDoim]HSO4相对于芳醛用量为10mol%,优化条件下,嘧啶酮产率可达80～96%;还提出了离子液体催化嘧啶酮化合物的可能反应机理。制备了四种咪唑型中性离子液体[EMIM][BF4], [BMIM][BF4], [EMIM][PF6], [BMIM][PF6],用于催化氮杂环化合物二并哌嗪、三并哌嗪、2-苯基苯并咪唑的合成。结果表明,[BMIM][PF6]能有效促进二并哌嗪的合成,产率高达93%；[BMIM][BF4]能有效催化三并哌嗪的合成,产率可提高到63%；超声波辐射下,[BMIM][PF6]催化2-苯基苯并咪唑的产率高达98%。最后,提出了离子液体催化下,三种氮杂环化合物的反应机理；考察了离子液体的循环使用性能。
【关键词】：离子液体 催化 合成 氮杂环化合物 醛胺缩合反应
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O626
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 氮杂环化合物概述10-12
• 1.2 离子液体概述12-16
• 1.2.1 离子液体的发展概况12
• 1.2.2 离子液体的合成方法12-14
• 1.2.3 离子液体的功能化14-16
• 1.3 离子液体在有机合成反应中的应用16-19
• 1.3.1 离子液体应用于缩合反应16-17
• 1.3.2 离子液体应用于其他反应17-19
• 1.4 离子液体体系中制备氮杂环化合物的研究进展19-21
• 1.4.1 咪唑型离子液体中氮杂环化合物的合成19-20
• 1.4.2 季铵盐型离子液体中氮杂环化合物的合成20-21
• 1.5 论文选题意义与研究内容21-23
• 1.5.1 选题意义21-22
• 1.5.2 研究内容22-23
• 2 酸性离子液体催化多氮杂环化合物的合成23-38
• 2.1 实验试剂及仪器23-25
• 2.2 实验部分25-28
• 2.2.1 酸性离子液体的制备25-27
• 2.2.2 多氮杂环化合物的合成27-28
• 2.3 结果与讨论28-37
• 2.3.1 四氢-咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5-二酮的工艺优化28-32
• 2.3.2 2,5,7,9-四氮杂双环[4.3.0]壬酮-8的工艺优化32-34
• 2.3.3 六苄基六氮杂异伍兹烷的工艺优化34-37
• 2.3.4 离子液体的循环利用37
• 2.4 本章小结37-38
• 3 酸性离子液体催化Biginelli-type反应制备嘧啶酮类化合物38-53
• 3.1 实验试剂及仪器38-39
• 3.2 实验部分39-40
• 3.2.1 离子液体的制备39
• 3.2.2 嘧啶酮类化合物的合成39-40
• 3.3 结果与讨论40-52
• 3.3.1 苯甲醛、环戊酮、脲三组份反应的工艺优化40-43
• 3.3.2 芳醛、环戊酮、脲三组份反应的工艺优化43-47
• 3.3.3 芳醛、环戊酮、硫脲三组份反应的工艺优化47-50
• 3.3.4 离子液体的循环使用50-51
• 3.3.5 离子液体催化Biginelli-type反应的机理探讨51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 4 中性离子液体催化氮杂环化合物的合成53-68
• 4.1 实验试剂与仪器53
• 4.2 实验部分53-55
• 4.2.1 中性离子液体的制备53-54
• 4.2.2 氮杂环化合物的合成54-55
• 4.3 结果与讨论55-67
• 4.3.1 二并哌嗪的工艺优化55-59
• 4.3.2 三并哌嗪的工艺优化59-62
• 4.3.3 超声波促进下2-苯基苯并咪唑的工艺优化62-66
• 4.3.4 离子液体的循环利用66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 5 结论68-70
• 5.1 论文结论68
• 5.2 论文创新点68-69
• 5.3 展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-77
• 附录77-90
• 附录A：攻读硕士学位期间发表论文77-78
• 附录B：部分产物谱图78-90

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本文编号：1042067