一价铜催化的溴氨酸芳胺化反应研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaobailove2009
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溴氨酸芳胺化反应在印染工业以及医药行业中具有非常重要的应用。目前,工业上主要采用氯化亚铜和铜粉或二价铜离子和金属还原剂(如Sn2+、Fe2+等)复合型催化剂催化溴氨酸芳胺化反应,因此存在着铜催化剂在水溶液中稳定性较差、用量过多、效率过低及重金属还原剂污染等问题。同时,水溶液中不可避免地会发生溴氨酸水解副反应,导致反应产率较低。  本文首先从溴氨酸芳胺化反应动力学着手,通过温度与反应速率系数所绘制的ln{kA}-T-1曲线计算得到芳胺化反应活化能为123.41 kJ?mol-1,该活化能远远大于溴氨酸水解反应活化能。根据阿伦尼乌斯活化能定律,升高温度有利于活化能较高的反应,以及非水溶剂介质可避免水解副反应,选择极性溶剂如DMSO、DMF、DMI、γ-戊内酯、三氟乙醇及乙二醇等以取代水溶剂,并通过升高反应温度进行溴氨酸芳胺化。结果表明,反应只有在水溶剂中才能顺利进行。  根据配体的空间结构及电子性能,筛选、设计了一系列含 N、O配位原子的配体,辅助一价铜催化剂催化反应,以增强一价铜离子在水溶液中的稳定性,维持其催化活性。通过模板反应,发现具有较大空间位阻的L5和L10使反应产率较高,含有酚羟基的L11和L12的催化效果更好。具有还原能力的醇胺类、?-氨基酸类以及二元醇类配体均能提高反应产率,其中三乙醇胺为配体的催化体系催化效果最佳。  本文还设计合成出四种水杨醛席夫碱配体,目的是在配体分子中引入酚羟基。发现双水杨醛席夫碱类配体效果最佳,其中配体L21是由L20的C=N双键还原所得,拥有较强给电子能力,成为活性最佳的配体。  利用UV-Vis和IR等分析手段,研究了铜离子与配体的配位情况。测试了催化体系的底物适用范围,结果显示催化体系对含不同取代基的底物具有强的官能团耐受性。
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