1、毕业 论文文献综述 应用化学 相转移催化下对安息香缩合反应的研究 1、概述 苯偶姻 ， 化学名为 1,2 二苯基羟乙酮，是一种白色针状晶体，是一种重要的化工原料，广泛用作感光性树脂的光敏剂、染料中间体和粉末涂料的防缩孔剂，也是一种重要的药物合成中间体，如抗癫痫药物二苯基乙内酰脲的合成以及二苯基乙二酮、二苯基乙二酮肟、乙酸安息香类化合物的制备等。苯偶姻通常是通过苯甲醛的自身偶姻缩合（俗称安息香缩合）制备，传统苯甲醛的安息香缩合是用氰化钠或氰化钾作催化剂 ， 在碱性条件下，氰负离子（ CN-）促使两分子苯甲醛缩合反应，效果好 ，收率高，但是氰化物有剧毒，环境污染严重，不适合工业生产。寻找和探索更好
2、的有利于安息香缩合反应的催化剂以及其它反应条件备受有机合成工作者的关注。氰化物作为催化剂之后 ， 许多催化剂 ， 如维生素 B1、三唑盐、噻唑类离子液体以及一些被修饰的噻唑盐相继被用于该反应 ， 有效地扩大了反应底物范围 ， 不仅芳香醛甚至一些脂肪醛也能顺利进行安息香缩合反应 。 为了更好地促进安息香缩合反应 ， 一些非传统溶剂 ， 如聚乙二醇、超临界 CO2也相继用于该类反应 ， 且取得了较好的反应效果 。 在最近的 20 年 ， 室温离子液体由于其低蒸气压、环境友好、对极性、非 极性有机化合物的良好溶解性、高催化率和易回收等特点在有机合成中得到广泛的关注 ， 如 Fridel-Crafts
3、 烷基化和酰基化 ， Diels-Alder 反应 ， Heck 反应 ， Suzuki 反应 ,Mannich 反应 ， 醛酮缩合反应等。最近 ， 发现有机碱催化的 Baylis-Hillma 反应在离子液体六氟磷酸 1-甲基 -3-丁基咪唑中可快速地反应 ， 有效地缩短了反应时间 ， 但反应产率偏低。随后的研究表明 ， 咪唑类离子液体在强碱条件下 ，C-2 位上的氢在碱性条件下容易脱去而产生碳负离子 ， 与反应底物形成副产物从而使Baylis-Hillman 反应产率降低。对安息香缩合反应的机理研究表明 ， 维生素 B1 之所以能有效地催化安息香缩合反应 ， 是因为分子中的噻唑环在强碱条件
4、下脱去 C-2 位上的氢产生碳负离子 ， 进一步象氰根负离子那样催化醛的缩合。对于咪唑类离子液体 ， 因其在强碱条件下也会象噻唑环那样脱去 C-2 位上的氢 ， 它应该可以有效地促进安息香缩合反应。最近有研究组相继将烷基咪唑盐用于该反应 ， 而且得到了一些比较好的反应结果 ，1 但进一步探索和寻找合适的咪唑类离子液体以及能够促进该反应的辅助手段如超声波、微波反应的研究仍然是一项非常有意义的工作。近年来 ， 有关安息香缩合 反应及应用研究的新技术、新方法、新催化剂等报道较多 ， 这些研究对提高安息香缩合产率、扩大其应用范围具有重要的理论和实际意义。 2、安息香缩合方法 2.1 B1催化法 194
5、3年 Ukai等发现噻唑盐具有和氰负离子相同的催化性能 ， 同样可以用作安息香缩合反应的催化剂 ， 维生素 B1 (VB1 )在碱性条件下可生成噻唑盐 ， 因此容易获得的 VB1可作为催化剂用来进行安息香缩合反应。但在实际操作中发现 ， VB1催化反应产率低且不稳定 ， 重复性差。何强芳通过探讨反应时间、反应温度、溶液 pH值、VB1用量、反应物料加入方式对糠偶姻合 成的影响 ,改进了 VB1催化糠醛缩合生成糠偶姻的反应条件 ： 常温下糠醛与 VB1的质量比为 20 1 15 1， 滴加 2.5mol/LNaOH使溶液 pH值为 8 9， 然后 65 75 回流反应 60 90min， 产率可
6、达 74.16% 76.19 %。 2.2 相转移催化 -VB1法 贾晓红等在 VB1法基础上通过添加微量季铵盐溴化十二烷基二甲基苄基铵作为相转移催化剂 ， 促使反应顺利进行 ， 产率达到 72.3%， 且重现性很好。安息香缩合反应的最佳条件为 ： 以 0.1mol苯甲醛及 1.8gVB1为基准 ， 相转移催化剂的用量 0.02g， 反应温 度 70 ， 反应时间为 80min， 10%氢氧化钠 5mL， 反应生成物产率达 72%左右。而刘小玲等以 PEG-6000为相转移催化剂 ， VB1为催化剂 ， 合成了二苯羟乙酮 (安息香 )， 最佳反应条件为 ： PEG -6000用量 1.5g，
7、反应温度 50 ， 回流时间 80min、10%氢氧化钠 5mL， 反应生成物产率达 70.8% 80.2%， 重现性达 100%。 2.3 超声波 -VB1法 超声波功率超过一定值时能够产生空化效应，进而强化超声合成。付敏、陈强等的研究结果表明，超声功率大于 80W时，反应生成物产率随超声功率的增大而增加； 时间延长，反应生成物产率迅速增加，催化剂 VB1用量为 1.8g左右， pH值保持在 8.5 9.5时生成物产率较高。超声波能极大地提高二苯基羟乙酮的合成速度 ,生成物产率可达 48.2% 74.4%。 2.4 微波 -VB1法 Bag等以 VB1为催化剂，用三乙胺调反应液 pH值为 8
8、.5，丙二醇 -水体系，微波辐射 20s，合成了芳醛或杂环芳醛及各种取代芳醛的安息香缩合产物。研究表明，间、对位取代基的存在不影响反应的进行，而体积较大的邻位取代基则可使反应生成物产率降低甚至无产物生成。 2.5 金属催化法 苯偶姻甲基醚是一种 具有实用价值的光学引发剂 ， 通常由苯甲醛、甲醇二步法合成 ； Xianmei Xie等报道 ， 采用 MgCoAl2HT催化剂实现了一步合成 ，2 苯甲醛转化率达 77.49%， 苯偶姻甲基醚选择性几乎为 100%， 而且催化剂在合成过程中可被循环使用 ， 是环境友好型苯偶姻甲基醚合成方法。 Liu等报道 ， 用金属钐 /DMF/TMSCl或碘作活化
9、剂或采用 SmI2/THF体系促进二芳基甲酮与 DMF反应 ， 能够在温和条件下使芳基迁移 ， 获得高产率的苯偶姻。 2.6 N-杂环卡宾催化法 不对称合成是当代有机合成中研究的热点 ， 安息香缩合产物具有一个立 体中心。因为 N-杂环卡宾的反应特性及其结构上允许连接各种体积较大的位阻基团 ， 所以化学家们一直试图把安息香缩合反应发展为 N-杂环卡宾催化的不对称亲核酰基化反应。为了寻找理想的噻唑盐催化剂 ， Enders研究小组合成了各种手性噻唑盐并研究了其对安息香缩合反应的催化能力。发现噻唑盐结构上的细微差异即可引起催化活性和产物 ee值的明显改变。 2006年 ， 该研究小组又报道了用新研
10、发的 N-杂环卡宾作催化剂前体 ， 催化分子内安息香缩合反应 ,不对称合成了具有 1个立体中心的 3-羟基 -4-色满酮及其衍生物。所用 N-杂环卡宾为 3种不同的 手性三唑啉盐催化剂前体 ， 这些物质能适应催化剂体系对反应物空间和电子的要求。 HiroshiTakikawa等 Rovisaminoindanol衍生物三唑啉盐作催化剂催化分子内醛 -酮缩合反应合成环状苯偶姻 ， 得反应物异噁唑的产率高达 73% 91%， ee值为 98% 99%。 2.7 其他方法 CoryC等通过酰基磷酸酯加氰、 1,2-2磷酰基迁移形成了活性酰基负离子中间体 ， 使其与各种芳醛反应生成磷酸酯保护的不对称苯
11、偶姻 ， 最后用胺溶液除去保护基 ， 得到不对称苯偶姻。他们以 (18-冠 -26)KCN为催化剂 ， 乙醚为 溶剂 ， 在反应温度 0 25 、反应时间 20 60min条件下 ， 生成物产率为 54% 93%。 3、安息香应用 3.1 合成杂环 许多生物活性分子都具有 a,b-二苯基杂环结构特征。 Kumar等用苯偶姻、烯丙基溴、金属铟 (1 1.5 1)在四氢呋喃 /水溶剂中 30 搅拌反应 6 8h， 得到烯丙基羰基加成产物醇 ； 再经碘作用合成 2, 32二苯基呋喃。试验表明 ， 4.4-二氯苯偶姻比苯偶姻的烯丙基化速率快 ， 甲氧基 (供电子基团 )取代苯偶姻比苯偶姻的烯丙基化速率
12、慢 ，而二甲氨基 (强供电子基团 )取代苯偶姻在更长的反应时间及升高反 应温度的条件下不发生烯丙基化作用 ， 这与醛酮亲核加成反应情况是一致的。根据经典的 Crams螯合模型 ，铟能够作用于羟基羰基化合物 ， 使其克服溶剂化作用 ， 有利于亲核进攻发生加成反应。 3.2 制备络合物 EL-AJA ILY等将苯偶姻与 Fe ( )反应形成了络合物 ： 用氢氧化钠溶液将三氯化铁水合物与苯偶姻乙醇溶液的 pH值调至 6 8， 回流、静置过夜 ， 分离固体产物 ； 经元素分析、红外、电子光谱、电导等分析 ， 确定络合物组成为 FeB(OH) 3 2(H2O)26(H2O)(B代表苯偶姻 )， 具有八面
13、体几何形状 。 3.3 制备衍生物 由安息香氧化制得的苯偶酰是重要的医药中间体及有机合成试剂。袁淑军等合成双水杨醛缩乙二胺合铜 Cu(Salen)催化安息香的空气氧化反应生成苯偶酰。双水杨醛缩乙二胺合铜的合成工艺较方便 ， 合成总产率为 72.8%， 该配合物可有效催化安息香的空气氧化反应。 0.05mol安息香在 60mlDMF中通入空气氧化 ， 当反应温度为 40 、反应时间为 3h、氢氧化钾用量为 3.0g、催化剂用量为 1.5g时 ， 生成苯偶酰的产率可达 87.9%。 4、结语 近年来 ， 许多化学工作者对安息香缩合反应的研究始终围绕绿色化学概念 ， 积极 探索简便高效的合成手段、寻
14、找新型替代催化剂 。 VB1 法、相转移催化 -VB1 法、超声波 -VB1法、微波 -VB1 法、金属催化法、生物催化法、手性三唑啉盐作催化剂前体合成法等研究均取得了可喜的成果 ， 特别是生物催化法、手性三唑啉盐作催化剂前体合成法的不对称合成更值得关注。 “ 一个反应瓶 ” 内的多组分、多步反应是有机合成方法学发展的一个热点 ， 为安息香缩合产物的应用开辟了新的途径。 参考文献 1 高兰萍 . 安息香缩合实验中的催化剂 J. 内蒙古石油化工 , 2009, 10: 5-7. 2 汪焱钢 . 安息香缩合的催 化剂 J. 高等函授学报 (自然科学版 ), 1995, 4: 10-11. 3 张国
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