主办单位: 共青团中央   中国科协   教育部   中国社会科学院   全国学联  

承办单位: 四川大学     

基本信息

项目名称:
N-芳基吡咯烷(吗啉)的微波水相简便合成
小类:
能源化工
简介:
研究微波辅助下N-苯基吡咯烷(吗啉)的合成工艺条件,采用单因素正交实验考察缚酸剂、溶剂、原料配比、时间、功率、温度等对反应收率的影响获得最佳工艺条件,后处理简单,收率较高(78.6%和80.1%);并在此工艺下合成一系列N-芳基吡咯烷(吗啉)两大类化合物,合成工艺具有反应迅速、条件温和、处理简单、产品纯度高、环境友好等优点,具有较好的工业化应用前景。
详细介绍:
环境科学的迅速发展迫切要求有机化学工作者发展清洁、经济和环境友好条件下的有机合成方法,由此水相反应、非均相反应、微波辅助反应等具有良好发展潜力的合成方法备受关注。本论文的主要工作是围绕具有生理活性的N-芳基吡咯烷(吗啉)系列衍生物的微波水相简便合成方法而展开的,具体包括以下几方面内容: 1 考察了微波辅助下N-苯基吡咯烷的合成工艺条件,如底物、缚酸剂、溶剂、原料配比、时间、功率、温度等对反应收率的影响,采用单因素实验及正交实验优化筛选出最佳工艺条件,后处理采用萃取方法制得N-苯基吡咯烷,收率78.6%,纯度98.8%。 2 实现了N-芳基吡咯烷的微波水相简便合成,产物经1H NMR、IR和m.p. 确证结构,收率范围在64.7~81.3%,考察了不同取代基对收率的影响。 3 实现了N-芳基吗啉的微波水相简便合成。首先研究了微波辅助下N-苯基吗啉的合成工艺,得出最佳工艺条件,收率为80.1%。产物经1H NMR、IR和m.p. 确证结构;在建立的最佳工艺条件下,合成了一系列N-芳基吗啉,产品收率范围在65.4~88.3%,对产物结构进行了相应表征,并探讨了芳胺取代基对反应收率的影响规律。 4 采用微波技术实现了N-芳基吡咯烷(吗啉)的水相简便合成,合成工艺具有反应迅速、条件温和、处理简单、产品纯度高、环境友好等优点,具有较好的工业化应用前景。

作品图片

  • N-芳基吡咯烷(吗啉)的微波水相简便合成
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  • N-芳基吡咯烷(吗啉)的微波水相简便合成
  • N-芳基吡咯烷(吗啉)的微波水相简便合成

作品专业信息

撰写目的和基本思路

目的:现有报道合成N-芳基吡咯烷(吗啉)文献中大多存在繁琐的步骤,而且反应条件苛刻,原料难得、昂贵等缺点,使其不利于工业生产。 思路:研究小组首先对N-苯基吡咯烷(吗啉)微波合成工艺进行研究。采用单因素实验及正交实验法考察了溶剂、缚酸剂、温度、时间、原料配比、功率对反应收率的影响,获得最佳的工艺条件,并在此工艺下合成两大类化合物(N-芳基吡咯烷和N-芳基吗啉)。

科学性、先进性及独特之处

以往文献报道的N-芳基吡咯烷合成方法存在反应步骤复杂、条件苛刻、反应时间过长、且污染环境不利于工业生产。本实验在水相中常温常压(节能,方便)条件下的微波合成(无污染)反应,反应时间明显缩短,后处理简单(萃取),产率较高,适合工业化生产。 研究组结合N-芳基吡咯烷研究成果,进一步考察了N-苯基吗啉的合成,并成功合成了一系列N-芳基吗啉,充分说明该方法构建五六元杂环化合物具有一定的普适性。

应用价值和现实意义

含取代基的各种吡咯烷(吗啉)化合物在医药、生物等领域的用途越来越广泛,因而其合成方法的研究已成为关注的一个重点。作品采用微波水相绿色合成技术成功实现了N-芳基吡咯烷(或吗啉)的合成,该工艺具有反应迅速、条件温和、后处理简单、环境友好等优点,工业化应用前景较好。该工艺的开发将有助于天然产物化学、材料化学、药物化学以及能源技术等的发展,同时也丰富了有机合成方法学的内容。

学术论文摘要

摘要:以苯胺和1,4-丁二醇二甲磺酸酯为原料,在碱性条件下发生微波反应,生成N-苯基吡咯烷。采用单因素实验及正交实验法考察不同的碱、溶剂、温度、时间、功率、原料配比对产品收率的影响,获得了最佳的工艺条件:以水作溶剂,碳酸钾作碱,原料配比:n(苯胺)∶n(1,4-丁二醇二甲磺酸酯)∶n(碳酸钾) = 1:1.3:1.3,时间60 min,微波功率200 W,反应温度100 ℃时,收率可达78.6 %。该工艺条件具有反应迅速、条件温和、处理简单、产品纯度高、环境友好等优点,具有较好的工业化应用前景。

获奖情况

1.N-苯基吡咯烷的微波合成工艺研究,精细化工,2011, 28(2), 188-190; 2.微波辅助下N-苯基吗啉的合成工艺研究,化工时刊,2011, 25(4), 1-4; 3.Microwave-assisted convenient synthesis of N-arylpyrrolidines in water, Chinese Chemical Letters 2011, 22(3), 276-279

鉴定结果

参考文献

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.

同类课题研究水平概述

已报道合成N-芳基吡咯烷(吗啉):反应时间过长、反应条件苛刻(高温高压加催化剂)、后处理步骤复杂(柱层析等)。近期相关文献采用微波技术有效合成了N-芳基吡咯烷(吗啉),但在合成方法中均需要加压反应、高温反应,亦或使用重金属催化剂和毒性较大的有机溶剂如(DMSO,THF)等条件。为了在有机合成反应中切实践行绿色、环保、节能低碳的概念,本文结合已有文献,对微波水相合成N-芳基吡咯烷(吗啉)进行了系统的探索和研究。此研究方法具有以下几大优势: 1 水相反应具有低污染的优势,水作为廉价而环保的溶剂,易得,符合经济效益;而且有机反应中多数有机物不溶于水,方便产物的分离纯化等; 2 微波辅助有机合成是当今化学界研究的热点,原因在于其对反应有巨大的促进作用,研究发现,其效率是加热常规反应速度的数十倍甚至数百倍。一般的有机反应可以再数分钟或者一分钟之内就可以充分反应; 3 微波水相反应相较于以往所有的反应具有独到的优势,原因在于水对微波的良好吸收性,在微波辐射下可以快速的将水加热反应体系设定温度,提高反应效率。
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