无溶剂下酚酯化反应研究

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有机合成上的一个重要目标是发展更绿色、在经济上更具有竞争力的合成途径。无溶剂有机反应使合成更简单,节省能量、最小化损耗、避免使用有毒的有机溶剂,减少对环境的污染,并且反应发生在温和的条件下,通常要求更容易的操作程序和简单的设备。鉴于此,无溶剂反应的研究已经成为一个重要和受欢迎的研究领域。酚酯化反应是有机合成中重要和基础的合成途径,酚酯化反应的改进对有机合成有着重要的意义。本文对无溶剂下酚与乙酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐的酯化反应分别进行了研究,以固体碱为催化剂,合成了酯化产物。重点研究了在无溶剂、微波辐射下,以固体碱催化酚的乙酰化反应,合成了乙酰苯酯及其衍生物。实验中首先制得几种新型负载型催化剂。这些负载型催化剂是采用浸渍法和微波辐射法以几种常见固体碱负载在介孔氧化铝上制备得到,并可以重复使用4次,催化产率保持在90%以上。这些负载型固体碱及无负载固体碱于无溶剂下对苯酚的乙酰化反应进行催化,结果显示微波辐射法制得的碳酸钾-氧化铝(固体碱Ⅲ-3)催化效果最好。同时对固体碱Ⅲ-3催化的苯酚乙酰化反应进行条件优化,得出较优催化剂用量相对苯酚为16.8mol%,同时反应温度60℃下,乙酸苯酯产率为94.8%。并在无溶剂条件下固体碱Ⅲ-3为催化剂比较了传统加热和微波加热下取代苯酚的乙酰化反应的效果,结果显示,采用传统加热法,反应时间150min时乙酰化收率在62.0%-99.8%;而在微波辐射下,反应时间9min时乙酰化收率即可达76.4%-100.0%。显然,采用微波法在反应时间和产率方面比传统加热法更优越。因此无溶剂条件下采用微波加热法用固体碱Ⅲ-3催化酚的乙酰化反应是有效可行的,由于此合成过程无溶剂参与反应,固体催化剂可重复利用,大大节省溶剂的使用和防止废弃物及毒性物的排放,对经济方面和环境保护具有很大意义,符合绿色化学的理念。研究了无溶剂下,酚与顺丁烯二酸酐的酚酯化反应,采用固体碱催化剂,合成了顺丁烯二酸单苯酯类化合物。本文中对固体酸和固体碱两种催化剂进行考察,实验结果表明,无溶剂下Na2CO3、NaHCO3、NaOH固体碱可催化酚与顺丁烯二酸酐的酯化反应,但固体酸则不能催化此反应。其中Na2CO3催化效果最好,产率为52.1%。同时对Na2CO3固体碱催化的苯酚与顺丁烯二酸酐的酚酯化反应进行条件优化,得出较优的反应条件。在条件相类似的情况下研究了无溶剂下对氯苯酚、对氟苯酚、对甲酚、对甲氧基苯酚、对硝基苯酚等取代酚与顺丁烯二酸酐的反应,合成了顺丁烯二酸单苯酯类化合物,产率在79.4%-25.9%。由于此途径无溶剂参与反应,大大节省溶剂的使用和防止废弃物及毒性物的排放,对经济方面和环境保护具有很大意义。研究了无溶剂下,酚与邻苯二甲酸酐的酚酯化反应。采用固体碱催化剂,合成了邻苯二甲酸单苯酯类化合物。本实验对固体碱和吡啶为催化剂进行考察,实验结果表明无溶剂下Na2CO3、KOH、NaOH、NaHCO3、K2CO3固体碱和吡啶可以催化酚与邻苯二甲酸酐的酯化反应,其中Na2CO3催化效果最好,产率为71.8%。同时对Na2CO3固体碱催化的苯酚与邻苯二甲酸酐的酚酯化反应进行条件优化,得出较优的反应条件。在合成条件相类似的情况下研究了无溶剂下对氯苯酚、对氟苯酚、对甲酚、对甲氧基苯酚、对硝基苯酚等取代酚与邻苯二甲酸酐的酚酯化反应,合成了邻苯二甲酸单苯酯类化合物,产率在89.5%-65.7%。通过高效气相色谱、红外和核磁等检测手段,确证了反应产物的结构。此合成途径所用原料及固体碱催化剂价格便宜,操作简单,负载型催化剂也易于制备。由于无溶剂参与合成过程,是绿色、环境友好合成途径。
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