（有机化学专业论文）离子液体中烷基化反应和缩合反应的研究.pdf

摘要 论文的起始部分系统地综述了近些年来离子液体中各类烷基化反应扣各类 编舍反应的磺究。 正文部分中介绍了本论文实验工作的二个主要部分组成：一、离子液体中0 、 n 、s 等杂原子烷藤化反应研究；二、离子液体中的k n o e v e n a g e l 缩合及其相关 反应研究。 在第一部分申我伪研毙了离子液体中有执酸和瑾溴代苯乙黼之闻的0 一烧基 纯反应、环状酰囊胺的n - 烷基化反应、辩单取代磺虢豌的n 一烧基毒匕反应、2 蔬基摹并噻瞧舔睦) 的s * 烷基稻反应和芳基难磺黢盏的s 烷墓化反应研究。比 较了这些反应在英诬穷法和离子液依中蛹反应每件、反应速痰争麓标产耪的收 零，还毙较了不嚣阴麓离子组成的离子液臻对反疲的影响。 在第二部分中我们研究了离予液体申开键活性亚甲基化合物、杂环类活性亚 甲基l 匕合物如( 2 壤找) 如比妥酸、m e t d r u m s 酸与芳香醛之闲的k n o e v e n a g e l 缩合反应。研完了不同离子液体砖类对反应的影响、及应底物对反应致影响、磺 究了反应的适用范围、对和其他反应务传下的反应结暴进行了对比。发现嘉予液 诲硝酸乙铵fe a n ) 有效促进缭合反应的进行，在反应中起到了馕纯剡扣溶裁 的双燕作惩，反应& 在室数下在不， 加任何镶睨越馋惩下以毒产事、裹选择褴媳 生成缩合产物，有效抑制m i c h a e l 加成产物的生成。此抟，我们还在离子液钵体 系中臻究了和k n o e v e n a g e l 反应糖关的g e w 蠢d 合成2 ，氨錾取代噻吩皱方法，发 璁乙二胺。乙酸盐e d d a ) 是g e w 砖d 合成2 氨基取代噻吩反应秘有效懂亿期。 总之，上述各类经典的烷基化反应和缩合反成都具有原料易得、反应条件温 和、选择性好、产率高、操作简单、离子液体可胜回收使用和环境友好等优点， 符合籀前绿色化学对有机合成反应的要求。本论文的研究工作进一步扩展了离子 液体在有机合成中的应用范围，同曰中也发展了一必简单有效的有机合成方法。 a b s t r a c t 1 1 1t h ep a r to n e w er e p o r t e dan o v e lm e t h o df o rt h es y n t h e s i so fp h e n a c y le s t e r s b yr e a c t i o no fc a r b o x y l i ca c i d sw i t hd b r o m o a c e t o p h e n o n ep r o m o t e db yp o t a s s i u m f l u o r i d e a d d i t i o n a l l y , w er e p o r t e do nt h er e a c t i o n sb e t w e e na l k y lh a l i d e sa n dc y c l i c i m i d e s ，n - m o n o s u b s t i m t e ds u l f o n a m i d e s ，2 - m e r c a p t o b e n z o t h i a ( x a ) z o l eo rs o d i u m a r e n e s u l f i n a t e sr e s p e c t i v e l y w ep e r f o r m e dt h e s er e a c t i o n si nv a r i o n si o n i cl i q u i d s c o n t a i n i n gd i f f e r e n tk i n do fa n i o n sa n dc a t i o n sa n da l s oi nc o l y n n o nm o l e c u l a r s o l v e n t st oc o m p a r et h er e a c t i o nc o n d i t i o n s ，r a t e sa n dt h ey i e l d so fp r o d u c t s t h e r e s u l t ss h o w e dt h a ti o n i cl i a 试di sa l le f f e c t i v er e a c t i o nm e d i u mf o rt h e s er e a c t i o n s i nt h ep a r tt w o ，w er e p o r t e dt h ec l a s s i c a lk n o e v e n a g e lc o n d e n s a t i o nb e t w e e n a r o m a t i ca l d e h y d e sa n da c y c l i ca c t i v em e t h y l e n ec o m p o t m d so rc y c l i ca c t i v e m e t h y l e n ec o m p o u n d sc o n t a i n i n g h e t e r o a t o ms u c h a s ( 2 一t h i o ) b a r b i t u r i ca c i d ， m e l d m m sa c i du s i n gi o n i cl i q u i d sa sr e a c t i o nm e d i u m w ei n v e s t i g a t e dt h ee f f i c a c y o fd i f f e r e n ti o n i cl i q u i d s ，t h es c o p eo fr e a c t i v es u b s t r a t e s ，t h e g e n e r a l i t y , t h e s u b s t i t u e n te f f e c to fa r o m a t i ca l d e h y d e sa n dc o m p a r e dw i t ho t h e rp r e v i o u s l yr e p o r t e d p r o c e d u r e s t h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o w e dt h a ti o n i c l i q u i d s ，e s p e c i a l l y , e t h y l a m m o n i u mn i t r a t e ( e a n ) w h i c hp l a y e dad u a lr o l ea ss o l v e n ta n dp r o m o t e ri n t h ek n o e v e n a g e lc o n d e n s a t i o nw e r et r u l yc o m p a r a b l ew i t hc l a s s i c a lo r g a n i cs o l v e n t s w i t ht h ea d v a n t a g eo fr a t ea c c e l e r a t i o na n di n c r e a s eo fy i e l d sa n ds e l e c t i v i t y b e s i d e s ， w ef o u l l dt h eg e w a l d s y n t h e s i s o f 2 - a m i n o t h i o p h e n e s c a t a l y z e d b y e t h y t e n e d i a m m o n i t m ad i a c e t a t e ( e d d a ) c o u l db ee f f i c i e n t l yp e r f o r m e di nt h ei o n i c l i q u i d s ，【b m i m b f 4a n d 【b m i m p f 6 i ns m n m a r y , t h ea b o v ea l l c y l a t i o n ，c o n d e n s a t i o nr e a c t i o n sa n dt h es y n t h e t i c m e t h o d sp o s s e s ss u c ha d v a n t a g e sa sr e a d i l ya v a i l a b l es t a r t i n gm a t e r i a l s ，m i l dr e a c t i o n c o n d i t i o n s ，s i m p l eo p e r a t i o n 囊i 囊s e l e c t i v i t y , h i 酶y i e l d s ，e n v i r o n m e n t a l l yb e n i g nm u d t h ep o t e n t i a lf o rr e c y c l i n go f i o n i cl i q u i d s 第一部分综述 传统化学反应及其相关的化学工业是当今世界严重污染的主要来源，污染的 很大部分来鑫于反应适裰中使麓秘天蚤的易挥发挂有执溶嗣v o c ) ，如苯、氯 代烷烃、醇、酮类等。绿色化学便是针对污染的采源与特性通过设计新的路线、 寻找绿色替代化合物与原材料、选择高效催化剂等方法从源头上防止污染的发 生。舒茸有机溶帮的污染，寻找绿色替代溶粥便是囊要研究内容。 霞莆替代溶静技术主要有凡个方两，如用水作溶剂进行的金属催化有机合成 反应1 用超临暴二氧化碳馋溶荆及进行圃招反应2 元溶剂毒机反应3 现在一辞赣 的绿色替代溶剂技术已缀引起人们重视，那就是离子液体作溶剂进行有机反应。 离子液体( i o n i cl i q u i d s ) 是指在宣温或低温( 1 0 06 c ) 下里液态的盐，也 称低温熔融盐，它一般由含氨、磷的有机阳离子和大的无机阴离子( 如b f 4 一，p f 6 ) 组成。孚在1 9 1 4 每靛发瑷了第一夺离q - 渡镑一硝酸己铵叠4 ，但英君霓锈域跨研 究进展缓慢。7 0 年代，对离子液体的研究主安是用于电池的电解质5 ，点到1 9 9 2 年，w i l k e s 领导的研究小组6 合成了低熔点、抗水解、稳定性强的1 一乙基3 一甲藩 喙唑四氧礁黢盐离子液钵( 【e m i m b f 4 ) 君，离子液舔秘研究考缮以迅速发簌， 特别是近年来，发展更楚迅速。 离子液体种类繁多，改变阳离子阴离子的不舛组合，可以设计合成出不嘲 的离子液体。离子液体中常见的阳离子类型有烷基铵阳离子、烷基口阳离子、 n 一烷基晚啶阳离子和n ，n 二烧基喙唆稿离q - 等( 如图1 ) 。 r l r l l l l lr j ! + r r 烷基铵阳离子 r r j ，f i 十 r 骁 r 俪 n v n 袋 烷基口腿离子 n 一烷基吡啶蹿奏q - n n 。二烷基咪唆龌离子 f i g1c o m m o nc a t i o n so fi o n i cl i q u i d s 常见的阴离子有：b f 4 一、p f 6 一、h s 0 4 、n 0 3 。、c h a c 0 2 一、c f 3 s 0 3 “、s b f 6 一，a i c 4 “， 矗1 2 c 1 7 一、c u c l 2 一、c i 一、b r 、p - m e c 6 h 4 s 0 3 等。遥毒离子液薅孛麓藏子争 骧离子驹 变化，离子液体的物理和化学特性会在很大范围内相应的改变，所以可以根据需 要精心设计合成出不同特性的离子液体，离子液体因此也被称之为“可设计合成 鸱溶裁”。每传统戆煮瓿分子溶劐、拳和超t 强器流体藤跑，褰子液傣吴骞以下耱 点：【1 ) 不挥发，蒸气艨几乎为零，无臭味，可在离真空系统中使用，减少因挥 锭而产生的环境污染问题；( 2 ) 具有较大的稳定温度范围，较好的化学稳定性较 赛酌离子导电往和较宽秘电纯学稳定电位富疆；( 3 ) 溶簿匏力强，琵够溶舞包括 无机物、有机物，甚至商分子材料在内的许多物质；( 4 ) 它们通常禽有弱配位离 予，所以它们具有高极化潜力而非配合能力；( 5 ) 种类繁多，可以表现出l e w i s 酸，b r o n s t e n d 酸，f r a n k l i n 酸及超强酸砖酸栏；( 6 骞雩鹭拳争常拳之分，争一 些有机溶荆不相互溶，因而可以根据需要构建两相体系；( 7 ) 室漱离子液体通常 在3 0 0 0 c 范精内为液体，有利于反应动力学研究；( 8 ) 可以重新嘲收使用。 离子液体作为一种绿色环保型溶剂，对于很多使用常规有机分子溶剂的过程 而言，离子液体是有效的替代品。目前离子液体已缀被广泛的应用于有机化学反 应、高分予聚合过程、电纯学、分离过程匆錾功毫考孝势等领域，文献7 肆列斑了 一些优秀的中英文综述和专著。本论文着重论述了离子液体中的各类烷基化和缩 合有机化学反应的研究。 第一章离子液体中的烷基化反应研究 传统反应条件下非芳香类化合物的烷瓤化往往需要使用强碱性催化剂如 n a f t 、n a o r 、b u l i 、t - b u o k ，e t s n 、k o h 等，使，| 霹j 袋子极挫溶裁如d m f 、 d m s o 、h m p a 、t h f 、c h j c n 等，或者在相转移催化剞( p t c ) 争微波辐射作 用下进行反应，但是溶剂和催化荆的四收，产物和溶剂的分离过程非常困难，往 往产生稂多环境污染褥题。而芳烃的诺克堍基托稍需要使簿走蚤鞠l e w i s 酸如 a i c l 3 、f e c l s 、z n c l 2 等或孝使周强感蚀蛀盼质子酸如h f 、h 2 s 0 4 等，反应条件 苛刻环境污染严壤。烷熬化反应在有机合成化学中的重要性使作为一种绿色替代 溶剂的离子液体从一开始就被应用于烷基化反应的研究，可以这样说烷基化反应 是离子液体中蹬究霉等最早、最多娉一秘反应之一。 t ，c 烷基化 1 1f r i e d e l c r a f t s 烷熬化反应 传统反应条件下f r i e d e l c r a f t s 烷基化反应往牧需要使用与反应物筹摩枣蹙 甚至过量的l e w i s 酸催化荆或在大量强腐蚀性的质子酸催化下进行，而且使用有 毒臻涟的芳香烃锋溶裁，反应条静苛撼、停随走量戆反应废物产生。而离子浪体 中的傅克烷基化有很多优点，在h c i 等协调下离子液体可以袁现为超酸性质，反 应奈件温和，反应速度快，反应的选择性明鼹提高了，产物容易分离，更重要的 是分离过程中没有a 1 c t 3 等废料产生，在这黧酸性的离子液体既是溶剂又是催化 裁1 0 - t 9 而曩离予液捧还可娃受裁在鹭侉裁俸上显示惫了蓦常好的催纯效果”激。 s o n g 挣等研究了离子液体中s e ( o t 0 3 催化的烯烃与芳烃的烷基化反应( s c h e m e 1 ) ，在传统的有机溶荆中，反摩不能进行，而在 b m i m _ l f 6 中室温下反应1 2 小 时，收率为9 6 ，转纯警达到9 9 ，镶纯裁嚣是在离子液镰串可眭重复使用。 据文献报遂2 3b p 亿擎公司压在研究乙烯争摹在酸植离子液傣f b m i m a 1 2 c 1 7 中生成乙苯的合成工艺，替代斟前的h f 、 壬2 s 0 4 的催化上艺，霹括就是达到褰 3 5 - 9 5 的转化零和9 0 0 , 4 的选择性 2 0 t 0 0 1 十疹八_ 攀婴寸 i o n i ci l q u t d 2 0 。c 1 2 h 1 2 烯丙基化反应 s c h e m e l r 八r 十0 烯蠢篡化反应是有机合成串很蘩要的一类反应，m e c l u s k e y 等2 2 5 研究了中 性离子液体申有机金属试剂四烯丙港锡与醛的烷基化反应，反应生成顺反 簿掬的炼两黪，以矮式产耱为主( s c h e m e 2 ) ，离子液舔可以辫收旋弱多次。 h 【b m i m b f 4 s c h e m e 2 + 文献2 6 报道，在p d ( q a c ) 2 p p h 。体系中，用3 乙酰氧基一1 ，3 二苯基雨烯能 在离子液强【瓤i | 墒b f 4 中i f - 8 0 。c 遗行，各簿活蠖薮甲慕l 艺合妨磅给i 囊优良的产 p d ( o a c ) 妒冲h 3 ，b a s e + n u h 1 卜 【b m i m b f 4 i n u h f c o 。2 m 8 c 。m 8 7 。m e c f ! | ：1 2 m e c 0 2 m e c o m ec o m e = 气 s c h e m e 3 4 c 0 2 e t a c h n - - c 0 2 e t 拍 率( s c h e m e3 ) 。该反应在离子液体 b m i m b f 4 仲要比在传统溶剂中快，有人 莰为，反应中乙魏氨蓦取代鲮底耱对p d o ) 的氯化加成影成戆壹蠹蠹基钯中瓣体在 离子液体中是以游离旺离子形式存在，而在传统溶剂如中是以紧密离子对的形式 存在( s c h e m e 4 ) 2 7 p d ( p r 3 ) 2 一 f 骶 f s c h e m e 4 鼹拳溶淫鼹镗纯裁p d i p p t s ( t p p t s = e - 苯基磅三磺酸镳蘸) 溶解在粪子液舔 b m i m c l 中，下面的t r o s t - t s u j i 偶联反应( s c h e m e5 ) 能以2 3 h 。的催化荆翻转 数得到9 0 的产率2 8 。 尸o e 魄p d c l 2 t p p t s c i o c h 3 一s s c h e m e1 9 r 的1 - 饭烷基化产物( s c h e m e1 9 ) 4 8 。我们组溉研究了吡咯在 b m i m p f 6 和 l b m i m b f 4 中的烷基化，发现在k o h 作用下吡咯和各种卤代烃在十分温和 袭反应务侮下短簿阉肉反应兢完成并且以高度选择往霹圭成n 一烷基托产物，雨 对于缺电子烯烃、举甲酰氯、摹磺酰氯等以几乎定量的立体专一的生成n ，烷基 化产物，而在传统有机分子溶剂中，经常生成o 【和v 位的c 一烷基化副产物 f s c h e m e2 0 ) ”。 十r x k a h s c h e m e2 0 + r + r 飞夕 吣 h = = r 乏献7 8 报道了芳香肼和酮在 b b i m 】b r 中可以不外加催化剂下在室温下几分 钟内高产率的缩合成芳香腙( s c h e m e4 3 ) 。 r 仑州”暑r 仑忡n s c h e m e4 3 丈献7 9 - 8 1 系统研究了各种l e w i s 酸催化剂如i n ( o t f ) 3 、d y ( o t f ) 3 、f e c l 3 6 h 2 0 、 b i c l 3 、z n c l 2 、i n c l 3 等固定在离子液体中催化吲哚与芳香醛缩合生成双吲哚基甲 烷类化合物( s c h e m e 4 4 ) ，观察到不同的催化荆在不同的离子液体中催化性能有 显著差异。 0 十八。等 s c h e m e4 4 r a i l u 8 2 等则在熔融的离子液体n b u 4 n b r 中实现了羰基化合物、胺和硝基取 代烯烃之间的三组分缩合反应，以优良的产率生成吡咯类化合物( s c h e m e4 5 ) “十岫：n 0 2 坚 s c h e m e4 5 h 最近，j i 等8 3 报道了醛、乙酰乙酸乙酯和达米尔酮在醋酸铵催化下离子液体 【b m i m b f 4 中三组分一锅合成p o l y h y d r o q u i n o t i n e 类衍生物( s c h e m e4 6 ) ，反应 条件温和，操作方便，收率高。 吖 r c t l o c h 3 c o c h 2 c o o e t + 0 s c h e m e4 6 我们课题组从一开始就着手研究离子液体中的各类缩合反应，发现醛酮之间 的a l d o l 反应能在l 一脯氨酸催化下在 b m i m b f 4 或 b m i m p f 6 中顺利进行 ( s c h e m e 4 7 ) ，实验戆暴争文获鞑报遂全部生成a l d o l 加成产物不霞，对于苯甲 醛，对氟、对溴、对二甲氨基苯甲醛和丙酮的反应我们只得到a l d o l 缩合产物， 而对于对硝基苯甲醛却由得到a l d o l 加成产物。而且对于非对称的酮而言，在离 子液侉中反应秘基凌选择鳇孝在d m s o 孛有蔓雩暴秘，当然l 。壤氯酸霹定在离子 液体可以回收再使用效果没有明照下降。最近c o r d o v a 等”报道了b n f i m p f 6 中 的s 。脯氨酸催化下两分子脂肪醛之间的不对称交叉a l d o l 反应，此外g m t t a d a u r i a 等躲述姆离子液舔邋过关徐婕摹菇结合在硅袋表彝，曩己胡簿氨酸壤可疆溶解袁 负载在破胶上的离子液体中，实现不对称a l d o l 反应和手性催化剂的回收。 l p r o l i n e ( 2 0 m m 0 1 ) i o n i cl i q u i d ，r t s 豳e m e 4 7 我们蛆研究发现邻萃二甲酸酐、马来酸酐、丁二酸酐等和脂肪族，芳脊族伯 腠在离子液体【强曩m 】b f 4 或 b m i m p f 6 中在加热薛状态下在凡分镑之内能以凡乎 定量的产率生成缩合产物n 一烷基或n 一芳基酰= 蕊胺( s c h e m e 4 8 ) 7 ；研究了苯并 三氮唑、脂肪醛和醇之间酸催化下的三组分缩合反应( s c h e m e4 9 ) 8 8 ；另外还 在离子波舔中成功懿遮过。【一卤代劳香酾争邻黢基境嚏蝗壤合高效率地合成了 2 一芳基咪唑( 1 ，2 一a 】吡啶( s c h e m e5 0 ) 蹭。类似的还有在离子液体中通过c 【一卤代 芳香酮和2 一胺基嘧啶的缩合反应成功地合成了2 一芳基咪唑 1 ，2 a 1 嘧啶( s 妯e m e 5 1 ) 9 0 两这些缩舍葳摩在遮常鲢奈锋下茬驻需受在更高的反应温疫壤长秘溺下 才能完成，而且收率没有在离子液体中来得高。 n 弋n i h o + r n h ， b m i m b f 4 o r ， 。 【b m i m p f 6 s c h e m e4 8 s c h e m e4 9 卧+ q 呲篙 s c h e m e5 0 + h 2 0 o r 2 r ( 卜等 二r 此外我们组还研究了各类有机高价碘试剂结合离子液体在有机合成中的应 用，其研究内容包括应用在缩合反应方面合成各类具有重要生理活性的杂环。 例如以良好的收率方便的操作过程实现了在离子液体中由酮、羟基对甲苯磺酰氧 基碘苯( h t i b ，俗称k o s e r 试剂) 和硫代酰胺三组分一锅合成目标化合物2 , 4 一 二取代噻唑( s c h e m e5 2 ) ；实现了水杨醛、酮乖h t i b 三组分一锅合成苯并呋喃 2 一酮( s c h e m e5 3 ) ；另外我们还实现了酮、h t l b 和c 【胺基吡啶三纽分一锅合 成咪唑【l ，2 一a 吡啶( s c h e m e5 4 ) 9 1 。 r 扩、z。 r i l r ，几十r 。儿0 嘞 【b p y b f 4 ，r t s c h e m e5 2 r + s c h e m e5 3 p h ( o h ) o t s i b p y b f 4 。n a 2 c 0 3 s c h e m e5 4 结束话 离子液体以其几乎无蒸气压，可以溶解许多有机及无机物，易于与其他物质 分离，可以疆环使用苓优良跨槛，在各类烷基化争各类缩夸反应戆重要有糖合成 反应中得到了广泛的藏用。用离子液体作溶剂可以消除有机溶剂对环境的污染， 被称为绿色溶剂。当前，一方面离子液体的应用已经处于工业试验阶段，即将进 入工业庶躅；另一方藏对离子液体砖研究孝剐蹦露始，嚣为离予液傣姆移类很多， 而且每一个化学反应在离子液体申进行都有可能取得与传统化学不同的、令人惊 异的结果。因此，逆有众多未知的化学现象、化学规律和反应机理等待人们击不 断擐索。 第二部分离子液体中的烷基化反应和缩合反应的研究 ( 正文) 离子液傣是鼹室温或低温( 1 0 0 v ) 下呈液态镌燕，它酶耱蛙争普逯骞瓿溶 剂有很大不同，如几乎没有蒸气压、化学性质稳定、能溶解大多数有机化合物、 环境友好警。离子液体与乙醚、苯、甲苯、乙酸乙酯等有机溶剂不混溶或部分溶 解，有些静类姥离子液侮与拳不混溶，鸳默可以掇搪实际反应需要设嚣合适的离 子液体以简化分离过程。离子液体在有机合成申的应用虽然不过织短十来年的时 间，但是在全球范围内霪视绿色化学的背景下，它的发展十分迅速，有相当多类 型酶有撼反应已经在离予浚捺孛成功媳实王蹙，而且诲多反应取缮了龙吝常躅砖簿 发性有机溶剂中更好的反应结果1 7 一，为此有些化学察预言，在离子液体中可能发 现和在常规有机分子溶荆中完全不同的化学过程2 4 3 。本研究5 - 作主要就离子液 孓在有机参成中鲢应磺方面跌以下二令方磊舞暴了研究：一、离予液侮中烷基纯 反应的研究；二、离子液体中k n o e v e n a g e l 缩合及其相关反应的研究。 第一章离子液体中的烷基化反应研究 离子液体中的烷基化反应是研究得较早的反应之一，但是开始时期的研究主 要还是集中在f r i e d e l c r a f t s 烷基化、烯丙基化筹c 一烷基化反庶，我们纽也谱 辑完了离子液维孛c 一烧黎化反应- - m e l d r u m s 酸和爨代烃的双烷基讫反应3 5 。杂 原子的烷隳化反应是形成c 一杂键的重要方法之一，在精细化学滞、药物等各类 有机合成中有着广泛的应用，我们认为有必要进行离子液体中各类杂原子烷基化 反痤的研究。 2 4 第一节离子液体中有机酸和0 t 溴代苯乙酮的反应 d 酰氧基苯乙酮爨化合物是一类有意义的受保护的化合物，它们可以在很 多活泼的反应条件下保持稳定，而又可以在温和条件下被特定的试剂去保护，比 如，锌，辩酸睁作薅9 2 。天多数o c 酰氧基苯己酮类讫合物是圈俸，西毙，它们是 鉴别酸类化合物的十分有效的方法9 3 。 一觳泰 芜，这类诺舍秘是遭适羧酸砖锋整或钠盐与醢。浚我苯乙酾嚣生物发 生亲核取代制得”，但这种方法存在一些缺点，比如反应时间过长、烷基化试剂 的水解、产率较低以及产品的纯度不高，而且如恭反应体系中存在过多的氯化钠 茬驻会斑琨反常戆奏验缭暴舛。瓣诧，一些英它的方法宅蔽两拳舍成娃魏氛基 笨乙酮：c l a r k 等人利用氟化钾和羧酸之间的氢键作用来活化羧基9 5d u r s t 9 6 h u a n g9 7 a n ds a l u n k h e9 8 等则在相转移催化剂下均得到了所需鼹的c 【酰氧基笨乙 酮类搦舍耱，p r a k a s h 等”弼裁瘸反应活往曼天秘g 一靖甲笨磺虢氧基苯乙酮镩为 原料。然而，这些方汝都有不能令人满意的地方，比如：反庶用非质子极性溶剂 d m f 或有难闻气味的有机酸本身作为反应溶剂、相转移催化荆的回收瓯唯而且 捷曩蠢蒜镌乙穗或芳务蛏类等褰孰溶帮、反应藏往需要事先将羧酸稍成羧黢釜或 在强碱作用下进行、收率有时候不理想等。 c l a r k 争m i l l e r 等人系统恣磺究了k f 争套魂酸、醇、酚、务默之矮穗氢踺 作用t 0 0 - 1 0 5 , 研究表明f 离子和活性氢之间的氢键作用能有效地增加各类有机物 的亲核性使之能和卤代烃发生亲核取代反应生成各种化合物。不足之处是反应往 往需要键弼d m f 或有难耀气喙的凑孰酸本身体为反应溶裁，给产耪鲢分离带末 了很大的麻烦，浪费了很多原料和溶剂。 我们结合了离子激体寿k f 两孝姥应餍，毋嫠在离子液钵申奏孰酸和k f 之 两也有效地形威氢穗，从而提高了羧酸的亲钕性能并静q 。淡代苯乙酮顺利发 生反应生成产物a 酰氟基苯乙酮。我们以苯甲酸和。【一溴代苯乙酮反应生成取笨甲 酰氧基琴乙酿( 3 h ) 势侧，发现在l 疆的诈周下，在离子渡体【丑豫i m 】p f 6 中，在 8 5 v 下2 0 分锋内就铯完全反应，缎过乙醚萃取就能高产率的得到产物3 h 。 。h 。+ b m i m p f 6 , k 4 frcooch7cocbrch 2 c o c 6 h 5 + r c o o h 4 r c 2 c ( ) c 6 h 5 8 5 0 c ，2 0 m i n r = a l k y l ，a r y l s c h e m e l 3 a - 3 h 为了考察在离子液体【b m i m p f 6 中该反应的底物适用范围，我们对等摩尔的 脂肪酸和带有各种取代基的芳香酸和c ( 一溴代苯乙酮之间的反应进行了研究 ( s c h e m e1 ) ，结果见表1 。所有产物均得到和文献报道相一致的m p 、1 hn m r 和l r 表征。 t a b l e1s y n t h e s i so fp h e n a c y le s t e r si n b m i m p f 6 8a l lr e a c t i o n s w e r er u nw i t h - b r o m o a c e t o p h e n o n e ( 2 m m 0 1 ) ，p o t a s s i u mf l u o r i d e ( 4 4 m m 0 1 ) a n dc a r b o x y l i ca c i d ( 2 m m 0 1 ) i n 【b m i m p f 6 ( 4 m 1 ) a t8 5 。cf o r2 0 m i n 6 r e a c t i o nw a sp r o c e e d e da t9 0 x 3f o r1 2 0 m i n 。6 m m o lh 2 0w a sa d d e dd u r i n gt h e r e a c t i o n da d d i t i o n a le q u i v a l e n tm o l a rp h e n o lw a sa d d e dd u r i n gt h er e a c t i o n 。 b m i m p f 6w a sr e u s e dt h r e et i m e s 实验结果表明此实验方法适用于脂肪酸和带有不同取代基如烷基、羟基、甲 氧基、硝基等的芳香酸，取代基的性质对反应没有明显影响，所有反应都能在 8 5 下2 0 分钟内顺利完成。由于溶解性的问题d ，d ，不饱和酸一肉桂酸需要在更 高的温度和更长的反应时间下才能完成。为了测试湿气对此反应的影响我们观察 了在少量水存在下的反应( e n t 巧1 1 ) ，发现反应仍然能顺利进行，t l c 检验没有 c 【溴代苯乙酮的水解产物一o 【羟基苯乙酮的生成。非常有意义的是对于水扬酸 ( e n t r y9 ) 这徉熹2 令反应寄蓝妁底物，反应彗暴专一注逮只得鹾一争产物，l r 葶口 1 hn m r 谱图证实了反应发生在了羧基上而羟毖并没参加反应。我们在苯甲酸和 d 溴代摹乙酮的反应中加入等摩尔量的苯酚时( e n t r y l 2 ) ，结漱还是苯甲酸专一地 送行反应，霹液翻了泰反应姆苯酚。这些表唆了遗于羧基争k f 戆氢键黪躅强于 羟基和k f 之间的作用，从而使本来亲核性更弱的羧基部位显示出了较羟瓢部位 更强的索核性能。在所有反应申，g c 结果表明b r - f 之间的卤离子交换基本没有 连蠢。正知鬟襄酌一释，在缺少离子液臻穗跨况下反应不能避行，而在袋少k f 的，睛况下反应也不能进行。由于本实验条件下只用了1 0 r e t 0 0 1 过量的k f 和等 摩尔量的羧酸1 0 6 ，使反应对于芳蛰酸哥口低分子蹙的脂肪酸显得特别有意义。接 下券我们对离子液傣避行了霹渡交验：器萃取产物嚣裂下翡豁镧的离子液体层孛 加入二氟甲烷，过滤出少量过量的k f 和反应申生成的固体，水泵减压回收溶剂 后，真空油泵室温下再抽2 个小时，即得回收的离子液体。回收的离子液体可以 继续臻予该反应，反应戆产事誊使髑3 凌君没蠢臻显下洚( e n t r y1 3 ) 。 需摄指出的是我们在另一经常使用的离子液体【b i n i m 】b f 4 中也进行了相同的 反应，我键发现在女余痰中反应速度疆显降低，霹于苯甲酸、对蘸基苯甲酸争露 甲氧基举甲酸即使反应1 2 0 分钟之后反应还是没能完全，而农f b m i m 】p f 6 中这些 底物都能在2 0 分钟内究全反应，实验结果表明离子液体的阴离子组成部分对此 反应起囊要诈周。 总之，在离子液体【b m i m p f 6 中，在k f 的作用下，脂肪酸和芳香酸能和。【， 溴代苯乙酮顺刊发生索核取代反应生成a 酰氧纂苯乙酮。与文献报道的其他方 法稿比，本方法翼蠢环境友好、臻诈简单、夏戚速度挟、产率离、离子液体可以 回收使用等特点。特别需要指出的足本方法条件温和，不需要使用强碱，这点对 于舍有碱敏感基团的反应底物采说有着重要的意义。 第二节离子液体中环状酰亚胺的n 一烷基化反应研究 环状酰亚胺是一类重要的杂环化合物，除了在化学合成10 7 和高分子化学中 有重要的应用外1 0 8 , 还具有多种生物活性和药物活性1 1 9o 通常通过胺和相应的 环状酸酐在l e w i s 酸1 0 7 作用下或微波辐射下1 1 0 直接脱水缩合或n 一取代的合胺基 的有机酸在酸作用下环合得到环状酰亚胺；m i t s u n o b u 反应条件下直接n 一烷基 化反应也可以合成得到酰亚胺1 0 7 b , 1 1 2o 然而这些合成反应都存在不足之处：产率 低，应用昂贵的试剂、生成分离困难的副产物、苛刻的反应条件等1 1 0 a , 1 1 3o 对于 邻笨二甲酰亚胺、丁二酰亚胺、糖精、2 ，4 - 噻唑烷二酮等容易得到的酰亚胺而 言，和卤代烃之间的直接n 烷基化反应是制备环状酰亚胺类衍生物的一种重要 方法。然而，通常这些反应需要很长时间才能完成、需要高温、强碱、复杂的后 处理操作，而且往往得不到令人满意的收率“4 。近年来，相转移催化1 1 5 微波 辐射1 1 5 b , 1 1 5 e , 1 1 6 超声波1 1 7 负载固体催化”8 等技术也用来促进此类n 一烷基化反 应。但是，应用这些技术通常还是存在一些明显不足的地方：往往使用d m f 、 d m s o 、h m p a 、c h 3 c n 等有毒、难闻、热不稳定和给分离带来很大困难的非质 子极性溶剂，需要预先将亚胺制成相应的盐或在反应中使用强碱如n a 、n a i i 、 t - b u o k 、k o h 等。因此，寻找一种方便的、环境友好的合成环状酰亚胺类衍生 物的方法在有机合成化学中有着重要意义。 在上一节中我们利用k f 和羧酸之间有效地形成氢键，从而提高了羧酸的亲 核性能并和c l 溴代苯乙酮顺利发生反应生成产物g 【一酰氧基苯乙酮，我们提到了 k f 也可以和含活性氢的胺类物质之间有着氢键作用。另一方面离子液体也可 以由大的有机阳离子组成，而且往往对相转移催化能起作用的反应也很有效。鉴 于此我们结合了离子液体和k f 两者的应用，希望能在离子液体中在k f 促进下 环状酰亚胺和卤代烃之间能顺利发生n 烷基化反应，显示出相对先前报道的合 成方法有自己的明显优势。 首先，我们以邻苯二甲酰亚胺和苄氯之间的反应作为模型考察了离子液体的 种类对此反应的影响。表2 的实验结果表明在所测试的五种离子液体【b m i m b f 4 、 b m i m p f 6 、 b m i m c 1 、 b p y p f 6 b p y b f 4 ( b p y l + = b u t y lp y r i d i n i u m ) 中 b m i m p f 5 照示出了最好的效基，表明离子液体的阴、阳离子组成对此反应部起 馋翅。鼹以磨接下拳的实验中裁饲都采用【b m i m p f 6 馋秀反应余质。 t a b l e2n b e n z y l a t i o no fp h t h a l i m i d ew i t hb e n z y lc h l o r i d ei nd i f i e r e n ti o n i cl i q u i d s e n t r y 8 i o n i cl i q u i d s t i m e ( 秘y i e l 誉) 1 f b m i m l b f 4 3 。09 5 2 b m i m p f 6 1 59 7 3 强m i m c i 6 09 l 4 b p y b f 4 5 09 6 5 ( b p y p f 6 2 59 5 4 r e a c t i o n sw e r er u nw i t hp h t h a t i m i d e2 r e t 0 0 1 b e n z y lc h l o r i d e 2 2 r e t 0 0 1 k f 4 4 m r n o l i n2 m li o n i el i q u i d sa t8 5 oi s o t a t e dy i e l db a s e do np h t h a l i m i d e 接下皋我们考察了和邻苯二甲虢蓝胺反燕的卤代烃的适用范潮，发现在k f 诵作用下在离子液俸 b m i m p f 6 中该反应条件能适用于碘代烃、溴代烃、氯代烃、 甚羹二缴溴代烃。在此基础上蔽嗣扩最了其他种类的环状虢豫胺如丁二酰藏聩、 糖精、2 , 4 一噻喧烷二酮等和不