芳烃的氯甲基化和苄氯的氧化反应研究

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表面活性剂和相转移催化剂作为两种环境友好的催化剂,正在被人们认识与接受,它们的水溶液可直接作为反应溶剂,同目前广泛使用的易挥发的有机溶剂相比有着不可替代的优势。芳烃的氯甲基化和苄氯的氧化反应是有机合成中两类极其重要而且应用非常广泛的反应,本论文将表面活性剂和相转移催化剂分别应用于催化芳烃的氯甲基化和苄氯的氧化反应,从两个方面分别进行了详细的研究。(1)胶束催化芳烃的氯甲基化:以异丙苯(IPB)为反应底物,采用胶束催化法,考察了表面活性剂的种类、表面活性剂的浓度、反应时间、氯甲基化试剂等因素对反应的影响,优化工艺,找到了提高转化率和选择性(包括单氯甲基化选择性和对位产物的选择性)的最佳工艺条件,实现了一系列芳烃化合物的氯甲基化,并研究了胶束催化氯甲基化反应的机理。研究表明:胶束催化是实现芳烃(尤其是较活泼芳烃)的氯甲基化的有效方法,阳离子表面活性剂,尤其是具有较长碳链的阳离子表面活性剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)的催化效果最好,在14倍CMC,n(异丙苯):n(多聚甲醛):n(NaCl)=1:1.2:2,反应温度为80℃和反应时间为4h的条件下异丙苯的转化率可达到98.0%,单氯甲基化选择性可达到97.5%,区域选择性(para/ortho)比率为10.1:1。(2)相转移催化苄氯的氧化:在酸性条件下,采用相转移催化法,以氯化苄为反应底物,用硝酸钾作为氧化试剂,优化工艺,考察了各种因素对氧化反应的影响。提高氯化苄转化率和苯甲醛选择性的最佳工艺条件为:n(氯化苄):n(KNO3):n(阳离子交换树脂001×7)=1:1.1:1.5,PEG-600作相转移催化剂,水做溶剂,N2保护回流6h。在此条件下,氯化苄的转化率为95.4%,目标产物苯甲醛选择性和产率分别为99.0%和94.5%。将此方法应用到一系列苄氯化合物的氧化,结果表明所有的苄氯都能成功的转化成相应的醛或酮。
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