物理辅助knoevuagel反应研究进展

物理辅助knoevuagel反应研究进展

1缩合反应法knovel反应是一种重要的反应方法，基化合物与活性物质之间通过收缩反应形成碳和碳双链。作为一种重要的合成过程，它长期以来一直受到着高度重视。许多化学工作者对这一经典反应进行了不懈的探索,提出了各种新型的催化剂或反应体系2微波辅助合成多环化合物自1986年Gedye等Khalafi-Nezhad等由于催化剂对于微波条件下的Knoevenagel反应具有重要影响,开发新的高效、高选择性催化剂一直是人们的关注热点。最近,Gracia等2008年,Xu等最近,Anderluh等同样是利用三组分反应,最近Li课题组串联的Knoevenagel缩合-杂Diels-Alder反应(KHDA),也是一个高效的多杂环化合物的合成方法。例如,4-羟基-香豆素类化合物1a可先与芳香醛2a发生Knoevenagel反应,接着生成的α,β-不饱和羰基化合物3a作为双烯体与分子内的烯丙基双键发生Diels-Alder反应,能同时增加2个环,以82%的总产率合成化合物4。与回流加热相比,MW在缩短反应时间的同时,不仅可提高总产率,而且可提高化学选择性,使产物4a和4b的比例由68∶32提高到93∶7(Scheme1)不仅如此,MW促进的多组分串联KHDA,近年来也成功地应用于构建多杂环化合物。例如,Botta课题组上述多环化合物的合成中,都是先进行Knoevenahel反应再成环的,但如果先分子间环化再进行Knoevenagel反应,也合成多环化合物。例如,Azizan等由于微波技术具有升温迅速的特殊性,上述报道中使用的一般都是专用的微波反应装置,其虽具有反应温度易调控的优点,但也存在设备昂贵等不足。因此,尝试以家用微波炉辅助进行Knoevenagal反应也有不少报道。例如,早在1996年就有人把家用微波炉应用于硅胶催化的丙二腈和醛(酮)的Knoevenagel反应(式11)。当家用微波炉在150W下工作时,苯甲醛和丙二腈反应3min,产率可达79%随后,一系列的文献报道了家用微波炉在Knoevenagel反应中的应用。例如,2001年Reddy等2006年,Chakrabarty等以三苯基膦(TPP)为催化剂,活泼亚甲基化合物与芳醛、脂肪醛及杂环醛的缩合反应(式13),可在450W、2450MHz家用微波炉中以间歇加热的方式进行(每加热1min间隔20s),反应1.5—5.5min,各种醛的缩合产率能达到81%以上四丁基氢氧化铵(TBAH)也可作为催化剂应用于微波促进的Knoevenagel反应,在乙醇/水中(体积比1∶1),家用微波炉在2450MHz、850W功率下每加热1min间隔一次,苯甲醛和氰基亚甲基化合物反应4min就可得到产率为79%—89%的产物(式14)2007年,Gupta等在国内,李毅群课题组即使不加催化剂,一些Knoevenagel反应在家用微波炉加热条件下也能进行。例如,国内王官武课题组不仅如此,以水为溶剂,家用微波炉加热条件下的无催化剂Knoevenagel反应也能进行,如芳香醛与丙二腈的缩合,反应0.5—2min产率可达89%以上3超声作催化剂利用超声波(US)具有低能耗、无污染、安全、廉价等特点。与传统的有机合成方法相比,在均相体系中,超声波可加速化学反应,有时也可提高反应产率;在液-固多相体系中,可启动新的反应通道,使一些不能发生或很难发生的反应顺利进行,甚至获得新的化学反应产物;在相转移催化反应中,可替代相转移催化剂的作用因此,超声波也被普遍应用于Knoevenagel反应。例如,McNulty等马晨等李记太课题组越来越多的研究表明,某些超声波作用下的Knoevenagel缩合反应,无需催化剂也可以进行,如丙二酸环亚异丙酯和芳香醛在乙醇中的反应,20—60min内产率能达到72%—95%近来,人们也开始利用超声波作用下的Knoevenagel缩合反应合成一些新型有机材料,如氰基乙酸乙酯和truxenone缩合可得到一种新型有机半导体Et-TITC(式16)。如果不使用超声波辐射,truxenone的羰基很难全部反应,Et-TITC的产率只有3%;而在超声波辐射下,产率提高10倍以上,可达40%4固相研磨合成c研磨技术应用于有机合成,实际上是固相有机化学反应,其涉及机械化学(mechanochemistry),由于无溶剂分子的介入,反应体系的微环境不同于溶液中,造成了反应部位局部高浓度,可提高反应效率。同时,固体状态下反应分子有序排列,可实现定向反应,提高反应选择性。因此,研磨合成技术近年来也越来越多地被应用于Knoevenagel反应。例如,2002年McCluskey等上海大学任仲胶等对于芳香醛和α-氰基乙酸乙酯的反应,加入CaO后固相研磨反应10—12min,缩合产率就可达71%—93%2007年,Ware等芳香醛与硫代巴比妥酸在固相研磨的条件下,也能发生Knoevenagel缩合,生成相应的5-芳亚苄基硫代巴比妥酸(式18)。醋酸铵催化下反应10min,产率为63%—94%,与加热回流时的产率相当,但稍低于微波辐射条件下的产率以NaHCO由于传统的固相研磨方法存在操作不便、大量制备困难等不足,故一些球磨机(ballmill)应用于Knoevenagel反应也有报道。例如,2003年Wada等甚至Kaupp等为了进一步探讨利用机械化学实现Knoevenagel反应工业化应用的可行性,Trotzki等王官武课题组5微波和超声波辅助下knoevengel反应中的偶合反应K