醛类与1,2-二(对甲苯胺基)乙烷作用的研究Ⅰ.

1.用1,2-二(对甲苯胺基)乙烷与醛类缩合而得1,3-二(对甲苯基)-2-烃基四氢咪唑,在反应的专属性,缩合手续,产率及产物的熔点范围方面似均较前人用1,2-双苄胺基乙烷,1,2-二(对甲氧苄胺基)乙烷或1,2-二(对氯苄胺基)乙烷为佳. 2.改进1,2-二(对甲苯胺基)乙烷的合成方法,使产量提高,并消除副反应. 3.曾制备二十四种新的1,3-二(对甲苯基)-2-烃基四氢咪唑类化合物,和三种1,2-二(对甲苯胺基)乙烷的衍生物. 4.1,3-二(对甲苯基)-2-邻硝基苯四氢咪唑可用稀盐酸分解为相应的邻硝基苯甲醛和1,2-二(对甲苯胺基)乙烷的二盐酸盐,其反应几为定量.     

新型结构规整的三联苯桥基四官能度化合物的合成与表征

以对-溴甲苯、对苯二酚、1-溴己烷、1,4-对苯二异氰酸酯等为原料, 通过Williamson反应、溴化反应、格氏反应、氧化反应、Suzuki反应等一系列反应合成了用于合成梯形聚合物的两种重要单体: 2,5-二[4′-N-(1,1-二羟甲基)丙胺基甲酰苯基]-1,4二己氧基苯和2,5-二｛4′-N-[1,1-二(对异氰酸酯基苯胺甲酸酯基)丙胺基甲酰苯基]｝-1,4二己氧基苯, 并利用元素分析、红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(¹H NMR)和质谱(MS)等手段对其进行了结构表征.     

N,N′,N″—三(对—甲苯磺酰基)二亚乙基三胺的合成

二亚乙基三胺与对—甲苯磺酰氯在碳酸钾存在下,发生对甲苯磺酰化反应,生成N,N′,N″-三(对—甲苯磺酰基)二亚乙基三胺,产率96％。考察影响反应的几个因素。     

β-环糊精的双官能化

通过两条路线对β-环糊精进行双官能化合成了3个带双官能团的β-环糊精--叠氮基对甲苯磺酰基β-环糊精(3), 二对甲苯磺酰基β-环糊精(4)和二叠氮基β-环糊精(5).对甲苯磺酰基β-环糊精(1)的对甲苯磺酰基被叠氮基取代制得单叠氮基β-环糊精(2);2与对甲苯磺酰咪唑反应得到3.1先与对甲苯磺酰咪唑反应生成4;4的对甲苯磺酰基被叠氮基取代得到5.3～5的结构经1H NMR, IR和元素分析表征.     

N-(2-对甲苯磺酰胺基乙基)单氮杂冠醚的合成及其晶体结构

N-对甲苯磺酰基乙二胺分别与1,11-二碘-3,6,9-三氧杂十一烷和1,14-二碘-3,6,9,12-四氧杂十四烷反应,制得N-(2-对甲苯磺酰胺基乙基)单氮杂-12-冠-4或15-冠-5;当用N-(2-对甲苯磺酰胺基乙基)二乙醇胺与1,11-二对甲苯磺酸酯-3,6,9-三氧杂十一烷反应时,才能获得N-(2-对甲苯磺酰胺基乙基)单氮杂-18-冠-6.从甲醇溶液中培养得N-(2-对甲苯磺酰胺基乙基)单氮杂-12-冠-4单晶,属单斜晶系,P2₁/a空间群;a=1.4229(1)nm,b=0.9595(2)nm,c=1.4564(1)nm,β=102.20(1)°,V=1.9435nm³,Z=4.最终偏离因子R=0.043.     

3,5-二烷氧基甲苯的溴化反应研究

3,5-二甲氧基甲苯在偶氮二异丁腈的存在下与N-溴代丁二酰亚胺(NBS)反应,产物不是3,5-二甲氧基苄溴,而是2-溴-3,5-二甲氧基甲苯和2,6-二溴-3,5-二甲氧基甲苯.同样条件下,3,5-二乙酰氧基甲苯与NBS反应则生成3,5-二乙酰氧基苄溴.GAUSSIAN 03计算的结果表明,3,5-二甲氧基甲苯中苯环碳原子上的电荷密度高于侧链上碳原子上的电荷密度,因此溴自由基更容易取代苯环上的氢,而3,5-二乙酰氧基甲苯的情况恰好相反,故产物是3,5-二乙酰氧基苄溴.     

N-三甲基硅基对甲苯磺酰胺与对甲苯磺酸酯的反应

报道了3-氧杂-1,5-二戊醇二对甲苯磺酸酯及1,4-丁二醇二对甲苯磺酸酯与N-三甲基硅基对甲苯磺酰胺在碱存在下反应分别得到N-对甲苯磺酰基吗啡啉和N-对甲苯磺酰基四氢吡咯这一新的有机硅胺与磺酸酯的反应,在相同条件下N-三甲基硅基-对甲苯磺酰胺与对甲苯磺酸甲酯反应后仅得到N-甲基对甲苯磺酰胺,对此反应提出了可能的反应途径。     

新型离子负载羟基(对甲苯磺酰氧基)碘苯对α,β-查尔酮及其衍生物的加成产物用于1,4,5-三芳基吡唑的合成

以吡啶和2,4-二硝基氯苯为起始原料,经过三步反应,合成了三种N-(4-碘苯基)吡啶盐新化合物7~9,然后在间氯过氧苯甲酸氧化下,7~9分别与对甲苯磺酸反应制备了三种新的吡啶盐负载羟基(对甲苯磺酰氧基)碘苯共轭试剂:N-[4-羟基(对甲苯磺酰氧基)碘苯基]吡啶对甲苯磺酸盐10、四氟硼酸盐11和六氟锑酸盐12.三种新试剂室温下都是固体,在空气中没有吸湿性.分别研究了试剂10、11和N-[4-羟基(对甲苯磺酰氧基)碘苯甲基]吡啶四氟硼酸盐4对α,β-查尔酮及其衍生物的加成反应,成功地合成了1,3-二芳基-2,3-二对甲苯磺酰氧基-1-丙酮14(其中二个是新化合物),共轭试剂10、11和α,β-查尔酮及其衍生物的加成产率比非共轭试剂4高.然后14和苯肼发生环合反应制备了1-苯基-4,5-二芳基吡唑(其中二个是新化合物).回收后的离子负载碘苯容易再生成试剂,而再生试剂和查尔酮及其衍生物的加成反应活性几乎保持不变.     

N-(2-苦胺基乙基)单氮杂冠醚的合成

研究并比较了氮支套索型生色冠醚1a和1b两条不同的合成路线, 结果表明, 由N-苦基乙二胺(2)与1,11-二碘-3,6,9-三氧杂十一烷进行N-烷基化环化反应, 可方便地制备N-(2-苦胺基乙基)单氮杂-12-冠-4(1a), 但按此法未能获得更大环的-15-冠-5(1b);若从N-对甲苯磺酰基乙二胺(6)或N-(2-对甲苯磺酰胺基乙基)二乙醇胺(7)出发, 经环化, 脱除对甲苯磺酰基而制得的N-(2-氨基乙基)单氮杂冠醚5a和5b分别与苦基氯反应, 则可获得高产率的生色生色冠醚11a和1b.     

缺电子芳烃侧链基的光氧化

研究了9,10-二氰蒽(DCA)和四氯对苯二醌(TCBQ)敏化的甲苯、对氯甲苯、对氰基甲苯和对硝基甲苯的电子转移光氧化反应。DCA和TCBQ均可敏化甲苯和对氯甲苯的光氧化。产物为相应的取代苯甲酸和取代苯甲醛。DCA和TCBQ均不能有效敏化对氰基甲苯和对硝基甲苯的光氧化, 但在反应体系中加入与反应物等摩尔的联苯为共敏化剂后, 两者即可顺利氧化为相应的取代苯甲酸和取代苯甲醛。通过荧光淬灭和共敏化剂联苯、无水盐高氯酸镁、O2捕获剂对苯二醌以及电子给体对二甲氧基苯等外加试剂对光氧化的影响讨论了反应历程。     

离子液体BmmimOAc催化2-芳氨基乙醇与二硫化碳一步缩合合成3-芳基-2-噻唑硫酮

噻唑硫酮因具有独特的生物活性,使其在医学和杂环化学等领域有着广泛的应用,从而引起了科研工作者的研究兴趣。本文以离子液体1-丁基-2, 3-二甲基咪唑鎓醋酸盐(BmmimOAc)为催化剂,2-芳氨基乙醇和二硫化碳为起始原料,一步缩合合成3-芳基-2-噻唑硫酮。以2-苯氨基乙醇和二硫化碳的反应为模型,考察了一系列离子液体的催化活性。发现只有阴离子为醋酸根的离子液体才具有催化活性,这可能是由醋酸根的碱性所导致的。在这些阴离子为醋酸根的离子液体中,BmmimOAc的催化活性最高。以其为催化剂,系统考察了反应时间、反应温度、催化剂用量以及二硫化碳和2-苯氨基乙醇摩尔比对该反应的影响。得到最优的反应条件：反应时间6 h、反应温度130 ℃、10%的BmmimOAc用量以及5 : 1的二硫化碳和2-苯氨基乙醇摩尔比。在该反应条件下,目标产物3-苯基-2-噻唑硫酮的收率达到了97%。以不同的2-芳氨基乙醇为原料,考察了该反应的普适性。结果表明无论是具有给电子基团、吸电子基团或较大空间位阻的2-芳氨基乙醇均可顺利地与二硫化碳反应生成相应的3-芳基-2-噻唑硫酮,且分离收率高达83%–95%。核磁共振波谱和质谱分析表明反应过程中BmmimOAc的醋酸根阴离子可以自发地与二硫化碳反应生成硫代醋酸根阴离子,因此离子液体1-丁基-2, 3-二甲基咪唑鎓硫代醋酸盐(BmmimCOS)可能是2-芳氨基乙醇和二硫化碳反应的催化剂。通过核磁共振波谱研究了BmmimCOS与反应底物2-苯氨基乙醇和二硫化碳之间的相互作用,发现BmmimCOS与2-苯氨基乙醇之间存在氢键相互作用。在反应过程中硫代醋酸根阴离子通过氢键作用活化2-苯氨基乙醇,从而促进反应高效进行。基于表征结果,提出了一个可能的反应机理。首先,BmmimOAc自发地与二硫化碳反应生成BmmimCOS。然后,BmmimCOS中的硫代醋酸根阴离子通过氢键作用活化2-苯氨基乙醇。随后,活化的2-苯氨基乙醇与二硫化碳反应生成中间体。最后,中间体分子内环化生成目标产物3-苯基-2-噻唑硫酮。     

脉冲辐解研究喹啉和异喹啉与瞬态粒子的反应

通过合理控制反应条件, 使体系在电子束脉冲作用后只剩下所需要的一种瞬态粒子, 用脉冲辐解研究了喹啉、异喹啉分别与水合电子、羟基自由基、氢自由基等几种典型的氧化还原瞬态粒子的反应过程, 研究了各种瞬态产物的吸收光谱及其变化规律, 测定了相关反应的速率常数. 喹啉、异喹啉与水合电子的反应速率常数分别为7.1×10⁹和3.4×10⁹ mol^-1·L·s^-1, 与羟基自由基的反应速率常数分别为7.2×10⁹和3.4×10⁹ mol^-1·L·s^-1, 与氢自由基的反应速率常数分别为5.7×10⁹和3.6×10⁹ mol^-1·L·s^-1. 这一结果表明, 喹啉、异喹啉均能够非常迅速地与水合电子、羟基自由基、氢自由基发生反应, 喹啉比异喹啉的反应速率更快. 运用电子理论分析了瞬态反应产物结构的稳定性差异, 结果表明, 喹啉的反应产物比异喹啉的稳定, 从而揭示了喹啉比异喹啉反应速率快的原因.     

Kinetic study of the phthalimide N-oxyl radical in acetic acid. Hydrogen abstraction from substituted toluenes, benzaldehydes, and benzyl alcohols

The phthalimide N-oxyl (PINO) radical was generated by the oxidation of N-hydroxyphthalimide (NHPI) with Pb(OAc)4 in acetic acid. The molar absorptivity of PINO* is 1.36 x 10(3) L mol(-1) cm(-1) at lambda(max) 382 nm. The PINO radical decomposes slowly with a second-order rate constant of 0.6 +/- 0.1 L mol(-1) s(-1) at 25 degrees C. The reactions of PINO(*) with substituted toluenes, benzaldehydes, and benzyl alcohols were investigated under an argon atmosphere. The second-order rate constants were correlated by means of a Hammett analysis. The reactions with toluenes and benzyl alcohols have better correlations with sigma+ (rho = -1.3 and -0.41), and the reaction with benzaldehydes correlates better with sigma (rho = -0.91). The kinetic isotope effect was also studied and significantly large values of k(H)/k(D) were obtained: 25.0 (p-xylene), 27.1 (toluene), 27.5 (benzaldehyde), and 16.9 (benzyl alcohol) at 25 degrees C. From the Arrhenius plot for the reactions with p-xylene and p-xylene-d(10), the difference of the activation energies, E(a)(D) - E(a)(H), was 12.6 +/- 0.8 kJ mol(-1) and the ratio of preexponential factors, A(H)/A(D), was 0.17 +/- 0.05. These findings indicate that quantum mechanical tunneling plays an important role in these reactions.     

Palladium-Catalyzed Carbonylative Reaction of Iodine Heterocyclic Compound with Alcohol

In the past few decades, much attention has been focused on palladium-catalyzed carbonylative reactions^[1,2], which is a simple method to synthesize some complicated compounds^[3,4]. This kind of reactions, however, can be carried out only when the substrates are arylhalide, heteroaryl halide, alkene halide,aryltrifluoromethyl-sulfonate and hypervalent iodonium salt^[5] etc. Herein, we report a palladium-catalyzed carbonylative reaction between 3,7-bis(N,N-dimethylamino)-10H-dibenz[b,e] iodinium iodide(1)^[6] with alcohols (2) at ambient temperature as shown in scheme.     

Calculation of vibronic couplings for phenoxyl/phenol and benzyl/toluene self-exchange reactions: implications for proton-coupled electron transfer mechanisms

The vibronic couplings for the phenoxyl/phenol and the benzyl/toluene self-exchange reactions are calculated with a semiclassical approach, in which all electrons and the transferring hydrogen nucleus are treated quantum mechanically. In this formulation, the vibronic coupling is the Hamiltonian matrix element between the reactant and product mixed electronic-proton vibrational wavefunctions. The magnitude of the vibronic coupling and its dependence on the proton donor-acceptor distance can significantly impact the rates and kinetic isotope effects, as well as the temperature dependences, of proton-coupled electron transfer reactions. Both of these self-exchange reactions are vibronically nonadiabatic with respect to a solvent environment at room temperature, but the proton tunneling is electronically nonadiabatic for the phenoxyl/phenol reaction and electronically adiabatic for the benzyl/toluene reaction. For the phenoxyl/phenol system, the electrons are unable to rearrange fast enough to follow the proton motion on the electronically adiabatic ground state, and the excited electronic state is involved in the reaction. For the benzyl/toluene system, the electrons can respond virtually instantaneously to the proton motion, and the proton moves on the electronically adiabatic ground state. For both systems, the vibronic coupling decreases exponentially with the proton donor-acceptor distance for the range of distances studied. When the transferring hydrogen is replaced with deuterium, the magnitude of the vibronic coupling decreases and the exponential decay with distance becomes faster. Previous studies designated the phenoxyl/phenol reaction as proton-coupled electron transfer and the benzyl/toluene reaction as hydrogen atom transfer. In addition to providing insights into the fundamental physical differences between these two types of reactions, the present analysis provides a new diagnostic for differentiating between the conventionally defined hydrogen atom transfer and proton-coupled electron transfer reactions.     

Fe~(3+)辅助煤浆氧化制氢研究

利用Fe~(3+)/Fe~(2+)电对的相互转化原理,在水热反应釜中用Fe~(3+)氧化煤浆得到Fe~(2+),将Fe~(2+)在电解槽中电解氧化,在阴极产生氢气,从而通过两步反应形成一个新的煤浆电氧化制氢工艺。进行了九次水热-电解循环实验,在恒电压(1V)条件下,测试了电解反应的电流密度和累积电量的数据,并对循环实验前期、中期、后期的三个阶段煤样品进行了扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、热重(TG)、红外光谱(FT-IR)等表征分析。研究表明,相对于通常煤浆电氧化制氢工艺,这种"两步法"煤浆制氢新工艺具有更高的反应速率,初始电流密度约为60 m A/cm2,而传统的"一步法"煤浆制氢工艺初始电流密度均不超过10 m A/cm~2。表征分析结果很好地反映了煤颗粒在这种制氢工艺过程中的形态、结构、成分的变化,从而解释了在新的煤浆氧化制氢工艺中的Fe~(3+)/Fe~(2+)转化的反应机理。     

醇-二苯甲酮光化夺氢反应活泼自由基的ESR研究

本文用自由基捕捉剂2,3,4,6-四甲基亚硝基苯(ND)及苯亚甲基叔丁基氮氧化合物(PBN)与ESR相结合的方法研究了CnH_2n+1OH(n=1,2,…8)、(CH₃)₂CH(CH₂)_nOH(n=0,1,2)、CH₂=CHCH₂OH及C₆H₅CH₂OH等十三种醇与二苯甲酮的光化夺氢反应中的活泼自由基,结果表明: 1.用ND时,二苯酮分别夺取CnH_2n+1OH、(CH₃)₂CH(CH₂)_nOH及RCH₂OH(R=CH₂=CH、C₆H₅)中α-C、叔-C及α-C上的氢,而捕捉到C_n-1H_2n-1CHOH、(CH₃)₂CH(CH₂)_nOH及RCHOH自由基。 2.用PBN时,捕捉的自由基与ND捕获的相同。     

锰催化苄基C—H键氟化反应机理的理论研究

采用密度泛函理论(Density Functional Theory,DFT),对锰催化剂Mn^III(salene)F作用下苄基C—H键氟化反应的机理进行了深入的理论研究。对该反应中涉及到的重要中间体和过渡态的能量、Mulliken电荷分布、前线分子轨道等进行了分析。计算结果表明采用[Mn^IV(OH)(salene)F]和[Mn^IV(salene)F₂]为催化剂催化苄基C—H键氟化反应所需的能垒分别为11.5 kcal·mol^-1和7.6 kcal·mol^-1。可见采用双氟催化剂[Mn^IV(salene)F₂],氟化反应的能垒较低,更有利于苄基C—H键的氟化。通过轨道分析,给出了反应过程中详细的电子转移情况,从本质上分析了苄基氟化反应的机理。研究表明中心金属上的氧原子可以获得和失去电子,在C—H活化过程中起到传递电子的作用。在电子转移过程中,Mn原子是最终的电子接受体。以上结果很好地解释了实验现象,为进一步研究金属催化C—H键氟化反应提供理论支持。     

α-甲氧基萘的电子转移光氧化反应

近年来芳烃和杂环化合物的电子转移光氧化反应受到日益的注意^[1-5]。电子转移光氧化反应不仅可应用于很多对¹O₂为惰性的烯烃和芳烃^[1-7],而且对某些¹O₂活性化合物,也可给出与¹O₂反应不同的产物。     

CuI/2,2'-联吡啶/2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物催化氧化醇生成腈的工艺

以高压反应釜为反应装置,采用CuI/Bipy(2,2'-联吡啶)/TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)催化体系,以氨水作氮源,分子氧作氧化剂,对醇催化氧化生成相应腈的方法进行了优化。 以苯甲醇的催化氧化反应为模型反应,考察了催化剂及其用量、溶剂、反应温度以及时间对催化性能的影响。 实验表明:在高压釜中,120 ℃、40×10⁵ Pa的氮氧混合气(φ(O₂)=8%)条件下,将催化剂摩尔分数降低至1%(脂肪醇催化剂摩尔分数为5%),反应时间缩短至8 h时,催化效果最佳。同时,该反应系统对于不同的芳香醇和脂肪醇的氧化均取得了90%以上的转化率和90%以上的产品收率。