学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

纳米四氧化三铁：合成含氮杂环化合物的绿色有效催化剂

作　者: 吕红艳
导　师: 张占辉
学　校: 河北师范大学
专　业: 有机化学
关键词: 纳米材料纳米四氧化三铁喹喔啉 1,4-二氢吡啶衍生物 2,3-二氢喹唑啉-4-(1H)-酮
分类号: O643.36
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 185次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

二十一世纪有机合成研究的热点是发展高产率、高选择性、高利用率、反应条件温和、简便易行的合成方法。随着人类环保意识的增强,有机合成中对高效、环境友好的催化剂的需求日益增加,人们对开发新催化剂的研究越来越感兴趣。近些年,由于纳米材料具有新颖化学和物理特性、易于处理、价格便宜等优点,符合现代化学研究的方向,因此它逐渐被应用到有机合成中。而纳米四氧化三铁是其重要的一种,它除具有一般纳米材料的特性外,还具有独特的性质---磁性,这一性质有利于其回收利用。因此本文研究了纳米四氧化三铁在有机合成中的应用。根据纳米材料种类综述了纳米材料作为催化剂在有机合成中的应用。常用的纳米材料有氧化锌、氧化镁、铜、镍、氧化铜等。它们被主要应用于加成反应、环化反应、氧化还原反应、取代反应等。使用绿色环保的反应介质代替一般的有机溶剂,符合环境友好的要求,以此为宗旨,本文研究的反应以水或乙醇作溶剂,大大减少了有机合成中大量有机溶剂的排放,避免了回收废液的问题。我们成功的利用纳米四氧化三铁作为催化剂,在水或乙醇作溶剂的条件下合成了三种重要的含氮杂环化合物。反应完后,纳米四氧化三铁可以方便的用磁铁从反应混合物中吸出,且能重复使用,催化活性没有明显降低。采用IR,1H NMR,13C NMR对合成的化合物进行了结构表征。(1)喹喔啉是重要的含氮杂环化合物,喹喔啉及其衍生物具有广泛的生物活性,可用于抗癌、抗肿瘤、抗病菌、抗菌等药物的合成,除此之外,还可用作有机半导体等。因此它的合成倍受人们的关注。本文利用二胺与二酮作底物、水作溶剂、纳米四氧化三铁作催化剂室温条件下成功的合成了喹喔啉。该方法适用范围较广、操作简便、产率高,水作溶剂,避免了有毒溶剂的排放,符合环境友好的要求,纳米四氧化三铁可以方便的用磁铁从反应混合物中吸出,且能重复使用,催化活性没有明显降低。(2) 1,4-二氢吡啶衍生物具有生物活性可用于制作药物,如:抗高血压药物、血管扩张剂、支气管扩张剂、抗动脉硬化药物、抗肿瘤药物、抗癌药物等。因此这类化合物的合成是目前研究的热点。本文利用肉桂醛、乙酰乙酸乙酯、胺这三种原料进行反应,反应以乙醇作溶剂、纳米四氧化三铁作催化剂、室温条件下成功完成反应。此反应操作简便、实用、环保。(3) 2,3-二氢喹唑啉-4-(1H)-酮是具有广泛生物活性及药物活性可用于制作药物,如:抗菌药、利尿剂、抗高血压药物、抗疟剂,磺胺类药物等。因此对此类化合物的研究具有重要的实用意义。本文以水作溶剂、纳米四氧化三铁作催化剂、加热回流条件下,以靛红酸酐、芳香醛、芳香胺作底物成功合成了一系列2,3-二氢喹唑啉-4-(1H)-酮类化合物。反应选用水作溶剂绿色环保、易于催化剂的循环利用。我们用纳米四氧化三铁作催化剂成功的完成了一些有机化合物的合成反应。合成方法具有操作简便、反应条件温和、适用范围广、催化剂易于循环利用等优点。此项工作的开展为纳米材料在有机合成中的应用奠定了基础,将会更好的促进这方面的研究。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章前言  11-23
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 各种纳米催化剂的反应  12-22
    1.2.1 纳米氧化锌(ZnO)催化的反应  12-13
      1.2.1.1 纳米氧化锌(ZnO)催化的多组分反应  12
      1.2.1.2 碳碳( C C )双键的合成  12-13
      1.2.1.3 β-膦酰丙二酸酯的合成  13
    1.2.2 纳米氧化镁( MgO)催化的有机反应  13-15
      1.2.2.1 醛酮合成环氧酮化合物  13
      1.2.2.2 取代的2-氨基-2 苯并吡喃的合成  13-14
      1.2.2.3 黄烷酮的合成  14
      1.2.2.4 碳碳( C C)双键的形成  14
      1.2.2.5 不对称Henry-Michael 反应  14-15
      1.2.2.6 α-氨基腈类化合物的合成  15
      1.2.2.7 不对称的迈克尔加成反应  15
    1.2.3 纳米铜(Cu)催化的有机合成反应  15-19
      1.2.3.1 还原硝基化合物生成胺的反应  15-16
      1.2.3.2 1,2,3-三氮杂茂化合物的合成  16
      1.2.3.3 β-烯胺的合成  16-17
      1.2.3.4 纳米铜催化的多组分一锅反应  17
      1.2.3.5 纳米铜催化合成芳基杂原子键  17-18
      1.2.3.6 芳基硫键的形成  18
      1.2.3.7 三组分的耦合反应  18
      1.2.3.8 2-芳基苯并噁唑的合成  18-19
    1.2.4 纳米镍(Ni)催化的有机反应  19-20
      1.2.4.1 还原醛酮化合物成醇的反应  19-20
      1.2.4.2 纳米镍催化合成硫醚  20
      1.2.4.3 纳米镍催化硫醇的耦合反应  20
    1.2.5 纳米氧化铜(CuO)在有机反应中的应用  20-22
      1.2.5.1 四氢化苯呋喃的合成  20
      1.2.5.2 碳硫键( C S)的形成  20-21
      1.2.5.3 乙烯基硫化物的合成  21
      1.2.5.4 纳米氧化铜用于温和条件下的异丙苯氧化研究  21-22
  1.3 研究设想  22-23
第二章纳米四氧化三铁催化喹喔啉的合成  23-40
  2.1 研究背景  23-27
    2.1.1 喹喔啉的用途  23
    2.1.2 喹喔啉的合成  23-27
      2.1.2.1 环氧化物与二胺合成喹喔啉  23
      2.1.2.2 羟基酮与邻苯二胺合成喹喔啉  23-24
      2.1.2.3 邻苯二胺、醛与腈反应合成喹喔啉  24-25
      2.1.2.4 卤代酮与二胺反应  25
      2.1.2.5 邻二醇与邻苯二胺反应生成喹喔啉  25
      2.1.2.6 单酮与邻苯二胺的环化-氧化反应  25-26
      2.1.2.7 二酮与硝基苯胺、二硝基苯等的反应  26
      2.1.2.8 α-重氮酮与邻苯二胺的反应  26
      2.1.2.9 二胺与二酮的反应  26-27
  2.2 实验部分  27-29
    2.2.1 实验试剂  27-28
    2.2.2 实验仪器  28-29
    2.2.3 实验步骤  29
      2.2.3.1 四氧化三铁的制备  29
      2.2.3.2 喹喔啉的制备  29
  2.3 结果与讨论  29-39
    2.3.1 纳米四氧化三铁的表征  29-30
    2.3.2 喹喔啉的制备结果和讨论  30-39
      2.3.2.1 反应条件的选择  30-32
      2.3.2.2 反应适用的范围  32-36
      2.3.2.3 部分产品结构表征  36-39
  2.4 结论  39-40
第三章 1,4-二氢吡啶衍生物的合成  40-51
  3.1 研究背景  40-43
    3.1.1 1,4-二氢吡啶衍生物的用途  40
    3.1.2 1,4-二氢吡啶衍生物的合成  40-43
      3.1.2.1 多组分一锅反应合成1,4-二氢吡啶衍生物  40-41
      3.1.2.2 β-烯胺羰基衍生物与α,β-不饱和醛合成1,4-二氢吡啶衍生物  41
      3.1.2.3 乙酰乙酸酯、醛与叠氮化镁反应  41
      3.1.2.4 [4+2]环加成合成1,4-二氢吡啶衍生物  41-42
      3.1.2.5 微波辅助合成1,4-二氢吡啶衍生物  42
      3.1.2.6 肉桂醛、乙酰乙酸乙酯和胺的反应  42-43
  3.2 实验部分  43-44
    3.2.1 仪器和试剂  43-44
    3.2.2 操作步骤  44
  3.3 结果和讨论  44-50
    3.3.1 反应条件的选择  44-46
    3.3.2 反应适用的范围  46-48
    3.3.3 部分产品的结构表征  48-50
  3.4 结论  50-51
第四章 2,3-二氢喹唑啉-4-(1H)-酮的合成  51-64
  4.1 研究背景  51-52
    4.1.1 2,3-二氢喹唑啉-4-(1H)-酮的用途  51
    4.1.2 2,3-二氢喹唑啉-4-(1H)-酮的合成  51-52
      4.1.2.1 苯甲酰胺与酮的关环反应  51
      4.1.2.2 靛红酸酐与芳香胺类的反应  51
      4.1.2.3 靛红酸酐、醛和胺的反应  51-52
  4.2 实验部分  52-53
    4.2.1 仪器和试剂  52-53
    4.2.2 实验步骤  53
  4.3 结果与讨论  53-63
    4.3.1 反应条件的选择  53-54
    4.3.2 反应适用的范围  54-57
    4.3.3 部分产物的结构表征  57-63
  4.4 结论  63-64
第五章结论  64-65
  5.1 全文结论  64
  5.2 存在的不足  64-65
参考文献  65-75
附录  75-80
致谢  80-81
攻读硕士期间发表的论文  81

纳米四氧化三铁：合成含氮杂环化合物的绿色有效催化剂

内容摘要

全文目录

相似论文