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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- N-芳基吡咯烷（嗎啉）的微波水相簡便合成
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 研究微波輔助下N-苯基吡咯烷（嗎啉）的合成工藝條件，采用單因素正交實(shí)驗(yàn)考察縛酸劑、溶劑、原料配比、時(shí)間、功率、溫度等對反應(yīng)收率的影響獲得最佳工藝條件，后處理簡單，收率較高（78.6%和80.1%）；并在此工藝下合成一系列N-芳基吡咯烷（嗎啉）兩大類化合物，合成工藝具有反應(yīng)迅速、條件溫和、處理簡單、產(chǎn)品純度高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
- 詳細(xì)介紹：
- 環(huán)境科學(xué)的迅速發(fā)展迫切要求有機(jī)化學(xué)工作者發(fā)展清潔、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好條件下的有機(jī)合成方法，由此水相反應(yīng)、非均相反應(yīng)、微波輔助反應(yīng)等具有良好發(fā)展?jié)摿Φ暮铣煞椒▊涫荜P(guān)注。本論文的主要工作是圍繞具有生理活性的N-芳基吡咯烷(嗎啉)系列衍生物的微波水相簡便合成方法而展開的，具體包括以下幾方面內(nèi)容： 1 考察了微波輔助下N-苯基吡咯烷的合成工藝條件，如底物、縛酸劑、溶劑、原料配比、時(shí)間、功率、溫度等對反應(yīng)收率的影響，采用單因素實(shí)驗(yàn)及正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化篩選出最佳工藝條件，后處理采用萃取方法制得N-苯基吡咯烷，收率78.6%，純度98.8%。 2 實(shí)現(xiàn)了N-芳基吡咯烷的微波水相簡便合成，產(chǎn)物經(jīng)1H NMR、IR和m.p. 確證結(jié)構(gòu)，收率范圍在64.7~81.3%，考察了不同取代基對收率的影響。 3 實(shí)現(xiàn)了N-芳基嗎啉的微波水相簡便合成。首先研究了微波輔助下N-苯基嗎啉的合成工藝，得出最佳工藝條件，收率為80.1%。產(chǎn)物經(jīng)1H NMR、IR和m.p. 確證結(jié)構(gòu)；在建立的最佳工藝條件下，合成了一系列N-芳基嗎啉，產(chǎn)品收率范圍在65.4~88.3%，對產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)表征，并探討了芳胺取代基對反應(yīng)收率的影響規(guī)律。 4 采用微波技術(shù)實(shí)現(xiàn)了N-芳基吡咯烷（嗎啉）的水相簡便合成，合成工藝具有反應(yīng)迅速、條件溫和、處理簡單、產(chǎn)品純度高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：現(xiàn)有報(bào)道合成N-芳基吡咯烷（嗎啉）文獻(xiàn)中大多存在繁瑣的步驟，而且反應(yīng)條件苛刻，原料難得、昂貴等缺點(diǎn)，使其不利于工業(yè)生產(chǎn)。 思路：研究小組首先對N-苯基吡咯烷(嗎啉)微波合成工藝進(jìn)行研究。采用單因素實(shí)驗(yàn)及正交實(shí)驗(yàn)法考察了溶劑、縛酸劑、溫度、時(shí)間、原料配比、功率對反應(yīng)收率的影響，獲得最佳的工藝條件，并在此工藝下合成兩大類化合物（N-芳基吡咯烷和N-芳基嗎啉）。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 以往文獻(xiàn)報(bào)道的N-芳基吡咯烷合成方法存在反應(yīng)步驟復(fù)雜、條件苛刻、反應(yīng)時(shí)間過長、且污染環(huán)境不利于工業(yè)生產(chǎn)。本實(shí)驗(yàn)在水相中常溫常壓（節(jié)能，方便）條件下的微波合成（無污染）反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間明顯縮短，后處理簡單（萃?。?，產(chǎn)率較高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。 研究組結(jié)合N-芳基吡咯烷研究成果，進(jìn)一步考察了N-苯基嗎啉的合成，并成功合成了一系列N-芳基嗎啉，充分說明該方法構(gòu)建五六元雜環(huán)化合物具有一定的普適性。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 含取代基的各種吡咯烷（嗎啉）化合物在醫(yī)藥、生物等領(lǐng)域的用途越來越廣泛，因而其合成方法的研究已成為關(guān)注的一個(gè)重點(diǎn)。作品采用微波水相綠色合成技術(shù)成功實(shí)現(xiàn)了N-芳基吡咯烷（或嗎啉）的合成，該工藝具有反應(yīng)迅速、條件溫和、后處理簡單、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)化應(yīng)用前景較好。該工藝的開發(fā)將有助于天然產(chǎn)物化學(xué)、材料化學(xué)、藥物化學(xué)以及能源技術(shù)等的發(fā)展，同時(shí)也豐富了有機(jī)合成方法學(xué)的內(nèi)容。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 摘要：以苯胺和1,4-丁二醇二甲磺酸酯為原料，在堿性條件下發(fā)生微波反應(yīng)，生成N-苯基吡咯烷。采用單因素實(shí)驗(yàn)及正交實(shí)驗(yàn)法考察不同的堿、溶劑、溫度、時(shí)間、功率、原料配比對產(chǎn)品收率的影響，獲得了最佳的工藝條件：以水作溶劑，碳酸鉀作堿，原料配比：n(苯胺)∶n(1,4-丁二醇二甲磺酸酯)∶n(碳酸鉀) = 1:1.3:1.3，時(shí)間60 min，微波功率200 W，反應(yīng)溫度100 ℃時(shí)，收率可達(dá)78.6 %。該工藝條件具有反應(yīng)迅速、條件溫和、處理簡單、產(chǎn)品純度高、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，具有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。
獲獎(jiǎng)情況
- 1.N-苯基吡咯烷的微波合成工藝研究，精細(xì)化工，2011, 28(2), 188-190； 2.微波輔助下N-苯基嗎啉的合成工藝研究，化工時(shí)刊，2011, 25(4), 1-4； 3.Microwave-assisted convenient synthesis of N-arylpyrrolidines in water, Chinese Chemical Letters 2011, 22(3), 276-279
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 1.Chinese Chemical Letters, 2006, 17(12): 1540-1542. 2.Bull. Chem. Soc. Jpn., 1987, 60: 3456-3458. 3.Tetrahedron, 1989, 45(3): 629-636. 4.Tetrahedron Lett., 2002, 43: 9291-9294 5.Org. Lett., 2003, 23(5): 4397-4400. 6.J. Org. Chem., 2000, 65: 1158-1174. 7.J. Org. Chem., 1985, 50(9): 1365-1370. 8.Organic Syntheses, 2006, 83: 31-37. 9.Green Chem., 2010, 12: 276-281.
同類課題研究水平概述
- 已報(bào)道合成N-芳基吡咯烷（嗎啉）：反應(yīng)時(shí)間過長、反應(yīng)條件苛刻（高溫高壓加催化劑）、后處理步驟復(fù)雜（柱層析等）。近期相關(guān)文獻(xiàn)采用微波技術(shù)有效合成了N-芳基吡咯烷（嗎啉），但在合成方法中均需要加壓反應(yīng)、高溫反應(yīng)，亦或使用重金屬催化劑和毒性較大的有機(jī)溶劑如(DMSO，THF)等條件。為了在有機(jī)合成反應(yīng)中切實(shí)踐行綠色、環(huán)保、節(jié)能低碳的概念，本文結(jié)合已有文獻(xiàn)，對微波水相合成N-芳基吡咯烷(嗎啉)進(jìn)行了系統(tǒng)的探索和研究。此研究方法具有以下幾大優(yōu)勢： 1 水相反應(yīng)具有低污染的優(yōu)勢，水作為廉價(jià)而環(huán)保的溶劑，易得，符合經(jīng)濟(jì)效益；而且有機(jī)反應(yīng)中多數(shù)有機(jī)物不溶于水，方便產(chǎn)物的分離純化等； 2 微波輔助有機(jī)合成是當(dāng)今化學(xué)界研究的熱點(diǎn)，原因在于其對反應(yīng)有巨大的促進(jìn)作用，研究發(fā)現(xiàn)，其效率是加熱常規(guī)反應(yīng)速度的數(shù)十倍甚至數(shù)百倍。一般的有機(jī)反應(yīng)可以再數(shù)分鐘或者一分鐘之內(nèi)就可以充分反應(yīng)； 3 微波水相反應(yīng)相較于以往所有的反應(yīng)具有獨(dú)到的優(yōu)勢，原因在于水對微波的良好吸收性，在微波輻射下可以快速的將水加熱反應(yīng)體系設(shè)定溫度，提高反應(yīng)效率。
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