多取代2-吡喃酮-3-甲酸的合成与表征

吡喃酮类衍生物是一类具有生物活性的六元杂环化合物,同时,许多吡喃酮类化合物还是重要的有机合成中间体,广泛应用到医药,农药的合成中。本论文以氢氧化钠为碱,2-二乙硫基亚甲基乙酰乙酰苯胺和丙二腈合成了一系列新型多取代2-吡喃酮-3-甲酸,通过核磁共振、质谱分析对所得化合物的结构进行表征,并对该反应合成机理进行了探讨。该合成方法条件温和、操作安全、收率高。     

5-取代-3,4-二卤-2(5H)-呋喃酮的Sonogashira偶联反应

以5-取代-3,4-二卤-2(5H)-呋喃酮为底物进行Sonogashira偶联反应, 考察了反应温度、反应时间、钯催化剂种类与用量、碱种类与用量、溶剂、底物结构等对偶联反应的影响, 合成了28种新的2(5H)-呋喃酮衍生物, 其结构用IR, ¹H NMR, ¹³C NMR, MS和元素分析等方法进行了表征. 在优化的反应条件下, 即反应溶剂为甲苯、催化剂为3 mol% Pd(PPh₃)₄和10 mol% CuI、碱为6 equiv. KF、反应时间72 h、反应温度30 ℃时, 反应产率42%～84%. 利用该Sonogashira偶联反应合成新型的多官能团烯二炔结构化合物, 不仅合成途径简捷、反应条件温和, 绝大部分反应产率中等以上, 而且无需额外加入配体, 适用于芳香的和脂肪的末端炔烃.     

酸促进2-乙烯基苯胺与重氮的[5+1]环化合成2-芳基喹啉

利用廉价易得的2-乙烯基苯胺与重氮化合物在三氟乙酸催化下发生[5+1]环化反应, 以中等至良好的产率合成了24种2-芳基喹啉衍生物. 该方法无需金属催化剂, 官能团兼容性好, 反应成本低, 不仅拓展了重氮化合物参与的新型有机反应, 同时也为2-芳基取代喹啉的合成提供了高效、 经济且简洁的新方法.     

Lewis碱协助的 Lewis酸催化醇脱水合成烯烃及二氢吡喃开环合成2-肉桂基取代1,3-二羰基化合物

醇脱水是合成烯烃的重要方法之一。全球每年约有15%的苯乙烯是通过1-苯乙醇在酸性条件下脱水反应生产。虽然人们对该反应进行了较为深入的研究,但是当使用活性较高的1-苯乙醇衍生物为底物时,由于得到的取代苯乙烯产物具有较高的反应性,在脱水过程中会发生聚合而导致反应选择性降低,因此有必要探索适宜在高活性1-苯基乙醇脱水反应中应用的催化剂体系。
　　本文借助酸碱协同催化方法考察了1-(4-甲氧基苯基)乙醇制备4-甲氧基苯乙烯的反应。发现三苯基磷与 AlCl3构建的 Lewis碱/Lewis酸协同催化体系在硝基甲烷中可以接近定量的收率得到4-甲氧基苯乙烯。 Lewis碱/Lewis酸协同催化体系有效避免了4-甲氧基苯乙烯的二聚现象。底物拓展研究显示该方法具有很好的底物普适性,对多种取代苯乙烯的收率均超过80%。机理研究表明,1-(4-甲氧基苯基)乙醇在酸作用下先生成碳正离子,三苯基磷作为偶极性的电子给体不但能在一定程度上稳定该苄基碳正离子,而且抑制了其与4-甲氧基苯乙烯之间的亲电反应,进而最大化了脱质子生成4-甲氧基苯乙烯的选择性。
　　将Lewis碱协助的 Lewis酸催化提高反应选择性策略用于2-苯基-3,4-二氢吡喃衍生物合成2-肉桂基-1,3-二羰基化合物的开环反应。该类取代二氢吡喃在酸催化剂作用下也可生成苄基碳正离子,但是该中间体易受分子间和分子内亲电反应影响,反应选择性不高。而当使用单质碘/三苯基磷协同催化体系时,2-苯基-3,4-二氢吡喃衍生物能高选择性地实现开环反应,得到反式2-肉桂基-1,3-二羰基化合物。该类1,3-二羰基化合物具有丰富的反应性,是一类重要的合成子。     

C60-TEGs/PdCl2催化Suzuki反应绿色合成沙坦联苯

采用环境友好的水溶性富勒烯负载PdCl_2纳米催化剂[C_(60)-TEG_S/PdCl_2]催化邻溴苯腈和对甲基苯硼酸合成沙坦联苯(2-氰基-4′-甲基联苯)。该反应选用绿色溶剂水为反应溶剂,并分别考察了催化剂用量、反应温度、反应时间、碱的种类以及碱量对收率的影响。催化剂量为0.01 mol%,以2 mmol K_2CO_3作为碱,室温纯水中反应4 h产率能够达到93.6%。催化剂循环利用5次后,催化活性没有明显下降。     

2-[4-(2,6-二氟苯基)噻唑-2-基]-3-羟基丙烯腈衍生物的合成及生物活性

为了寻找生物活性良好的噻唑基丙烯腈类化合物, 利用2-[4-(2,6-二氟苯基)噻唑-2-基]乙腈(3)分别与取代氯甲酸酯4和取代苯基异氰酸酯6在碱存在下反应, 合成了8个2-[4-(2,6-二氟苯基)噻唑-2-基]-3-羟基-3-烃氧基丙烯腈化合物5和7个2-[4-(2,6-二氟苯基)噻唑-2-基]-3-羟基-3-取代苯胺基丙烯腈化合物7, 均为首次报道的丙烯腈类化合物. 化合物结构经1H NMR, IR, MS和元素分析表征. 初步生物活性测定结果表明, 在试验浓度下, 目标化合物均具有一定的杀虫和抑菌活性, 其中化合物5f和5h在100 mg/L浓度下对炭疽病菌的抑制率达95%; 化合物5g和7d在250 mg/L浓度下对棉红蜘蛛的致死率达85%.     

3-氨基-二氢噻吩-2-酮类Schiff碱的合成和生物活性研究

通过3-氨基-二氢噻吩-2-酮(DL-高半胱氨酸硫内酯)盐酸盐与取代苯甲醛反应, 得到3-氨基-二氢噻吩-2-酮类Schiff碱. 合成了9个化合物, 其中7个为首次报道的新Schiff碱类化合物. 化合物结构经IR, ¹H NMR和元素分析证实, 并对这些化合物进行了室内毒力测试, 结果表明此类化合物具有很好的杀菌、抑菌活性.     

富氧条件下Cu/Al2O3催化剂上C3H6选择性还原NO的研究

以Cu/Al2O3为催化剂,对富氧条件下C3H6为还原剂选择性催化还原NO反应进行了研究.活性评价结果表明,与高活性的Ag/Al2O3催化剂相比,Cu/Al2O3催化剂选择性还原NO的活性较低,NO的最高转化率仅为40%.在所考察的温度范围(473～723K)内,红外谱图中不存在有机含氮化合物(R—ONO和R—NO2)的特征振动吸收峰.作为反应中间体—NCO的前驱体,有机含氮化合物在Cu/Al2O3催化剂表面难以生成是造成催化剂选择性还原NO活性低的直接原因.在Cu/Al2O3催化剂上,NO2吸附能够优先发生,并以NO3-物种的形式覆盖在大部分催化剂表面.动态原位红外光谱实验发现,这种NO3-表面物种与C3H6的反应性较差,使生成有机含氮化合物的关键反应难以发生,但此时的催化剂表面有利于C3H6和O2的完全氧化反应,这是导致Cu/Al2O3催化剂选择性较低的根本原因.     

1,1-二溴-2-取代苯基乙烯在环化反应中的应用

1,1-二溴-2-取代苯基乙烯是一种重要的有机合成中间体,该类化合物可以以芳醛为原料,通过Corey-Fuch法简便制备,并广泛应用于多取代烯烃、(E)-1-溴-2-取代苯基乙烯、芳炔、1,3-二炔(多炔)、芳炔溴化物和炔胺等化合物的合成。1,1-二溴-2-取代苯基乙烯中的(E)-Br和(Z)-Br存在明显的反应活性差异,因而适合于设计各种串联反应路线。近年来,利用其(E)-Br参与的Stille反应,Heck反应,Suzuki-Miyaura反应,Buchwald-Hartwig等各种偶联反应以及(Z)-Br和取代苯基邻位各种活性反应基团之间的环化反应,以1,1-二溴-2-取代苯基乙烯衍生物为底物合成了异香豆素类、茚类、吲哚类、异吲哚类、苯并噻吩和苯并呋喃类等多种具有重要生理活性或有合成价值的稠(杂)环化合物。本文从合成的化合物类别角度出发,对该领域近年来的研究进展进行了回顾和展望。     

新型2-取代氨基-3-氟-4-吡啶氟硼酸钾盐的合成

以2,3-二氟-5-氯吡啶为原料,依次经取代和还原反应制得2-取代氨基-3-氟吡啶化合物(2a~2g); 2a~2g与正丁基锂及硼酸三异丙酯经有机锂化法制得相应的硼酸化合物(3a~3g); 3a~3g分别与氟化氢钾经取代反应合成了7个新型的2-取代氨基-3-氟-4-吡啶氟硼酸钾盐,其结构经¹H NMR, ¹³C NMR, IR, ESI-MS和元素分析表征。     

WS2纳米颗粒的合成及摩擦学性能研究

将自制的WO₃纳米颗粒前驱体与S粉混合,在自制的反应装置氢气氛中,于550～750 ℃下煅烧得到二硫化钨纳米颗粒,反应中用H₂代替H₂S以减少对周围环境的污染。该合成路线简单且产物纯度高。用XRD、SEM、TEM和HRTEM对二硫化钨纳米结构进行了表征和分析,并将WS₂纳米颗粒作为添加剂添加到N40基础油中,在MS-T3000摩擦磨损仪测试其摩擦学性能。结果显示:制备的二硫化钨颗粒平均粒径在50 nm以内,其形状为球形或类球形。WS₂纳米颗粒作为普通润滑油的纳米级固体添加剂表现出了较优异的摩擦学性能。     

CO2 Hydrogenation Catalyzed by Graphene-Based Materials

In the context of an increased interest in the abatement of CO₂ emissions generated by industrial activities, CO₂ hydrogenation processes show an important potential to be used for the production of valuable compounds (methane, methanol, formic acid, light olefins, aromatics, syngas and/or synthetic fuels), with important benefits for the decarbonization of the energy sector. However, in order to increase the efficiency of the CO₂ hydrogenation processes, the selection of active and selective catalysts is of utmost importance. In this context, the interest in graphene-based materials as catalysts for CO₂ hydrogenation has significantly increased in the last years. The aim of the present paper is to review and discuss the results published until now on graphene-based materials (graphene oxide, reduced graphene oxide, or N-dopped graphenes) used as metal-free catalysts or as catalytic support for the thermocatalytic hydrogenation of CO₂. The reactions discussed in this paper are CO₂ methanation, CO₂ hydrogenation to methanol, CO₂ transformation into formic acid, CO₂ hydrogenation to high hydrocarbons, and syngas production from CO₂. The discussions will focus on the effect of the support on the catalytic process, the involvement of the graphene-based support in the reaction mechanism, or the explanation of the graphene intervention in the hydrogenation process. Most of the papers emphasized the graphene’s role in dispersing and stabilizing the metal and/or oxide nanoparticles or in preventing the metal oxidation, but further investigations are needed to elucidate the actual role of graphenes and to propose reaction mechanisms.     

（英）二氧化钛/石墨烯复合材料对水溶液中钯离子的吸附性能研究

本文合成了一种新型二氧化钛/石墨烯(TiO2-Gr)复合材料吸附剂,研究了其对水溶液中Pd(II)的吸附作用,并与TiO2的吸附性能进行了比较。制得的TiO2-Gr吸附剂分别进行了透射电子显微镜(TEM)表征及X射线衍射(XRD)分析,考察了吸附过程中时间、溶液p H、吸附剂用量、离子强度、Pd(II)浓度和温度等参数对吸附量的影响。研究了吸附过程中动力学、热力学及吸附等温线。结果表明吸附过程符合假二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程。对热力学函数(吉布斯函数变、焓变、熵变)测定表明,本文合成的TiO2-Gr吸附剂对Pd(II)的吸附属于自发吸热反应。     

单分子水对H_2O_2+Cl气相反应影响的理论研究

在aug-cc-pVTZ基组下采用CCSD(T)和B3LYP方法,研究了H2O2+Cl反应,并考虑在大气中单个水分子对该反应的影响.结果表明,H2O2+Cl反应只存在一条生成产物为HO2+HCl的通道,其表观活化能为10.21kJ·mol-1.加入一分子水后,H2O2+Cl反应的产物并没有发生改变,但是所得势能面却比裸反应复杂得多,经历了RW1、RW2和RW3三条通道.水分子在通道RW1和RW2中对产物生成能垒的降低起显著的负催化作用,而在通道RW3中则起明显的正催化作用.利用经典过渡态理论(TST)并结合Wigner矫正模型计算了216.7-298.2 K温度范围内标题反应的速率常数.结果显示,298.2 K时通道R1的速率常数为1.60×10-13cm3·molecule-1·s-1,与所测实验值非常接近.此外,尽管通道RW3的速率常数kRW3比对应裸反应的速率常数kR1大了46.6-131倍,但该通道的有效速率常数k'RW3却比kR1小了10-14个数量级,表明在实际大气环境中水分子对H2O2+Cl反应几乎没有影响.     

Simple but efficient synthesis of novel substituted benzimidazoles over ZrO2-Al2O3

Solid-acid catalytic materials such as ZrO₂-Al₂O₃ containing 80?mol% of ZrO₂ were prepared by the solution combustion method (SCM) using different fuels such as urea, hexamethylene tetramine, glycine, and sucrose. All the prepared solid acid catalytic materials were characterized for their physico-chemical properties like crystalinity, acidity, functionality and morphology. These materials were evaluated for their catalytic activity in the synthesis of a series of novel substituted benzimidazoles. The reaction conditions were optimized by varying the solvents, reaction temperature, weight of solid acid catalyst, molar ratio of the reactants, and reaction time. The ZrO₂-Al₂O₃ solid acid catalytic material prepared by urea as a fuel was found to be highly active, recyclable, and reusable in the synthesis of benzimidazoles. A possible reaction mechanism for the synthesis of benzimidazoles is also proposed.     

Preparation of TiO2 Powder by Modified Two-Stage Hydrolysis

Nano-sized TiO₂ powders were synthesized by modified hydrolysis reaction using two-stage treatments of acid/base catalyst. Using an acidic catalyst, the primary particle size of assynthesized TiO₂ was smaller than using basic catalyst, but rutile ratio and the particle size were increased after heat treatment due to the dense packing of particles. However, in the synthesized TiO₂ powder using a basic catalyst persist the anatase phase and a loosely aggregation of particle after heat treatment. It was found that the catalyst used in the first stage determines the primary particle size. However the phase, the packing density and degree of dispersion of TiO₂ powder were determined by the secondly applied catalyst. Therefore, the addition sequence of catalysts is the most important key to prepare fine powders for photocatalytic use and solar cell. In this study, an acid treatment followed by a base is suggested as best route to obtaining fine size and distribution of particles and high content of anatase phase.     

超声化学法制备不同形貌的CaF2微米晶

采用超声化学法,以CaCl2与不同氟源(NaBF4、K2SiF6)在溶液中反应,制得了不同形貌的CaF2微米晶(立方体、花状、多面体)。用XRD、SEM及TEM对产物晶相及形貌进行了表征。XRD结果显示所有产物均为结晶良好的立方相CaF2。SEM及TEM结果表明由NaBF4制得的产物形貌为均匀的立方体微米晶,而由K2SiF6制得的产物为多面体。在添加配体Na2EDTA的情况下,由NaBF4得到的产物为纳米片组成的花状结构。本文详细讨论了氟源种类、反应物比例、配体等反应参数对产物CaF2形貌的影响,并提出了可能的反应机理。     

Zr0.5Ti0.5O2的添加对超临界裂解RP-3催化剂性能的影响

采用共沉淀法制备了Zr_0.5Ti_0.5O₂载体材料,将其掺杂在CeO₂-Al₂O₃ (CA)基催化剂中, 并对其催化活性进行了超临界裂解测试, 采用全自动吸附仪、X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、程序升温脱附(TPD)等方法对催化剂进行了表征. 实验结果表明, 催化剂能够明显降低裂解反应的温度, 600 ℃ CA基催化剂产气率是热裂解的2.8倍, 掺杂Zr_0.5Ti_0.5O₂载体材料的CA基催化剂是热裂解的4.0倍, 650 ℃时, 掺杂Zr_0.5Ti_0.5O₂载体材料的CA基催化剂热沉提高了0.55 MJ·kg^-1. BET结果表明, 掺杂Zr_0.5Ti_0.5O₂载体后催化剂出现双孔结构, 部分小孔的出现使得乙烯的选择性提高; NH₃-TPD结果表明, 掺杂Zr_0.5Ti_0.5O₂载体材料后, 催化剂强酸位的酸量增加了4.0倍,催化剂表现出更强的表面酸性和更集中的强酸酸中心密度, 有利于裂解多产烯烃.     

The reaction of MgCl2·4H2O with CCl2F2

A new reaction of MgCl₂·4H₂O with CCl₂F₂ is investigated by DTA and TG from room temperature to 350 °C. It is observed that MgF₂ was obtained between 252 and 350 °C, Below the temperature, MgCl₂·4H₂O dehydrates and hydrolyzes to MgCl₂ and Mg(OH)Cl, which are the real reactants of the reaction with CCl₂F₂. The formation of MgF₂ is ascribed to the reaction of MgCl₂ and Mg(OH)Cl with HF, which forms by decomposition of CCl₂F₂ with the taking part in of H₂O released from dehydration of hydrated magnesium chloride on the surface of MgCl₂ and Mg(OH)Cl, which catalyzes the decomposition of CCl₂F₂ in this case. Consequently, the reactions are tested in the fluid-bed condition. It is found that MgF₂ formed at temperatures down to 200 °C in a fluid-bed reactor. This reaction may be used as a method of disposing of the environmentally sensitive CCl₂F₂ (rather than release into the atmosphere). It is also a method for the preparation of MgF₂.     

Regioselective Ring Opening of Styrene Oxide Catalyzed by MoO2(acac)2

The ring-opening reaction of styrene oxide with various nitrogen, oxygen, and carbon nucleophiles catalyzed by MoO₂(acac)₂ was described. The corresponding ring-opening compounds with nearly 100% regioselectivities were obtained under mild conditions in moderate to good yields. MoO₂(acac)₂ is a highly efficient catalyst for the ring opening of styrene oxide. The reaction serves as a simple and efficient method for the synthesis of 1,2-bifunctional compounds.