查尔酮类化合物制备方法的探究257.pdf

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1、 查尔酮类化合物制备方法的探究 摘要 有机合成反应，特别是涉及固体物质的反应，通常使用有机溶剂作为介质，但反应过程中使用的有机溶剂容易污染环境。近年来备受关注的无溶剂反应避免了有机溶剂的使用，不仅减少了环境污染，简化了反应操作和后处理过程，缩短了反应时间，降低了生产成本，而且具有产率高、选择性强的优点。因此，作为实现“绿色化学”的重要途径，它越来越受到人们的关注。本文采用的球磨法是无溶剂法中的重要方法之一。查尔酮是一种重要的有机合成中间体。其化学结构为1，3-二苯基丙烯酮，是存在于甘草等药用植物中的天然化合物。和红花。因此，它具有抗肿瘤活性、抗寄生虫病、抗病毒等生物活性。，是一类具有很高研究价

2、值的化合物，因此其制备方法备受关注。虽然查尔酮的合成已有不少成功的报道，但含硝基的醛酮缩合反应的研究却很少，且大多采用传统方法，反应时间长，产率低。本文介绍了无溶剂法的概念和具体方法，查尔酮的合成方法及其应用的研究现状。在无溶剂条件下，以氢氧化钠和碳酸钾的混合碱为催化剂，采用研磨技术促进反应合成。通过实验，将查尔酮的经典合成方法与无溶剂法中的球磨法进行了比较。结果表明，球磨法具有产率高、时间短、操作简单、选择性强等优点。关键词:球磨；查尔酮；邻硝基查尔酮；准备 前言 无溶剂有机合成是近年来新兴的绿色化学方法。它避免了有机溶剂的使用，不仅减少了环境污染，简化了反应操作和后处理过程，缩短了反应时间

3、，降低了生产成本，而且往往具有产率高、选择性强的优点。无溶剂法主要采用以下方式:(1)有些反应只需加热、静置、搅拌混合即可进行；(2)用研钵研磨、粉碎、加压混合，机械方法如球磨或高速振动粉碎，机械方法如超声波照射反应；(3)用光照射使反应进行；(4)在干燥器中反应。本文采用球磨法制备查尔酮是第二种方法。查尔酮是合成各种天然产物的重要有机中间体。查尔酮及其衍生物是芳香醛和酮交叉羟醛缩合的产物，化学名称为1，3-二苯基丙烯酮。查尔酮化合物广泛存在于自然界中，其母体化合物存在于许多天然植物中，如甘草和红花。由于其分子结构灵活，可以与不同的受体结合，因此具有广泛的生物制药活性，如抗肿瘤、抑制和清除氧自

4、由基、抗菌、抗病毒、抗溃疡、解痉等。由于其显著的生物制药活性和独特的塑料结构，近年来引起了研究者的极大兴趣。查尔酮结构式如下：1，3-二苯基丙烯酮 查尔酮衍生物的经典合成方法是苯乙酮与苯甲醛在酸性溶液中缩合，查尔酮在含醋酸铵的醋酸溶液中催化。反应时间一般较长(约 3h)，收率不高。目前实验室最常用的催化剂是强碱，但产品收率低(10%70%)，副产物多。该有机合成方法制备简单，纯化方便，可重复使用。其缺点是反应时间过长，收率不高。但结合微波或超声波，反应速度大大加快，产率也大大提高。这是一种合成查尔酮的新方法。近年来，许多优秀的合成方法被逐一开发出来，合成方法也越来越多样化。虽然查尔酮的合成已有

5、不少成功的报道，但含硝基的醛酮缩合反应的研究却很少，且大多采用传统方法，反应时间长，产率低。有机合成反应，特别是涉及固体物质的反应，通常使用有机溶剂作为介质，但反应过程中使用的有机溶剂容易污染环境。因此，无溶剂法作为实现“绿色化学”的重要途径，越来越受到人们的关注。本文将首先介绍无溶剂法的概念和具体方法，查尔酮化合物的应用以及合成查尔酮化合物的一些方法，并对合成查尔酮的经典方法进行验证。然后，我们将采用无溶剂法中的球磨法合成查尔酮，计算收率，改变催化剂的反应配比达到最佳，然后制备最佳配比的邻硝基查尔酮化合物。这是我们将要讨论的下一个问题。第一章是文献综述。O 1.1 无溶剂法 1.1.1 无溶

6、剂有机合成的概念 许多有机合成反应都可以在没有溶剂的情况下进行，球磨就是其中最重要的一种。由于人口增长、生产发展和人类活动的加剧，地球生态环境的污染日益严重，其中许多问题都与合成化学品的生产和使用有关。20 世纪 90 年代出现的绿色化学试图克服化学品的生产和使用造成的环境污染。在有机化学品的合成中使用有机溶剂是很常见的。当这些有机溶剂流失到环境中时，会污染生态环境。许多国家的化学研究者创造和研究了许多绿色化学方法来代替传统的有机溶剂，如水为介质，超临界流体为溶剂1，室温离子液体为溶剂2。最彻底最经济的方法就是完全不用溶剂的无溶剂有机合成。实际上，过去没有无溶剂有机合成反应，许多涉及气体或液体

7、的反应都是在无溶剂条件下进行的。而“无溶剂有机合成”的概念是在20 世纪 90 年代明确而有意识地提出来的，无溶剂有机合成是绿色化学中的新概念和新提法。1.1.2 无溶剂有机合成的优势 由于反应过程中不使用溶剂，完全克服了反应过程中溶剂对环境的污染；不使用溶剂，有利于降低生产成本；无溶剂合成为反应提供了不同于传统溶剂的新的分子环境，有可能提高反应的选择性和转化率。可以使产品的分离纯化过程更加容易。如果一些反应完成，用少量水或有机溶剂清洗。在某些反应中，当反应物按化学计量比加入，转化率达到 100%时，得到单一的纯产物，不需要分离提纯。因此，无溶剂有机合成是选择反应介质时首先要考虑的方法，值得大

8、力研究和提倡。1.1.3 无溶剂有机合成的问题 无溶剂有机合成也有其固有的缺点，特别是对于涉及固体物的反应，过去多使用有机溶剂，会存在如下一些问题:(1)反应能否进行？因为参与反应的分子必须接近一个很小的距离(例如 1nm)才能发生反应，而当不同的固体反应物粉末混合时，达到这个距离的非均相分子对的比例很小，所以很多反应不能在无溶剂条件下进行。有必要研究如何促进反应。(2)散热，有些反应放出的热量较多，没有溶剂很难散热；(3)分离问题:如果反应完成后得到固体混合物，分离时有可能再次使用有机溶剂；(4)由于反应体系没有流动性，难以组织自动化水平高的大规模生产。各国学者对无溶剂有机合成做了大量的研究

9、，主要集中在各种固相反应上，采用各种方法促进反应的顺利进行。本文主要介绍了用球磨法制备邻硝基查尔酮。1.1.4 无溶剂有机合成的反应方法和实例 为了使反应(尤其是固相反应)在没有溶剂的情况下进行，主要采用以下方法。例如，有些反应只需加热、静置或加热、搅拌、混合即可进行；再如用研钵研磨、粉碎、加压混合，球磨或高速振动粉碎等强机械方法，超声波照射等机械方法进行反应；此外，反应通过光照射进行，或者反应在干燥器中进行。(1)球磨法反应 将金属球和待反应物质加入圆柱形金属反应器中，旋转并研磨反应器实现反应。为除去环境污染物中的有害有机氯化物如 DDT、PCB、氯苯、二恶英等，把污染物与Mg 或 Ca、C

10、aO 等混合用球磨法研磨6h 可脱氯。当 Ar 为 p-MeC6H4和 Ar为 Ph 时,与 NaOH 在室温下用研钵混合研磨 5 分钟，最初的液状物变为淡黄色固体，加水过滤对甲基查尔酮，收率 97%。研究者共研究了 7 个具体的反应，多数情况无溶剂比在 50%乙醇水溶液中反应收率要高。(2)用高速振动粉碎法进行反应。高速振动粉碎是一种比球磨更强的机械作用方式。将不锈钢球加入到密封的不锈钢反应器中，反应器以3500转/分的速度旋转，使加入的物质发生反应。例如 C60 的(2+2)加成形成二聚体C120 的反应是 C60 与 KCN 或 KOAc、K2CO3 和微量碱金属如 li、Na、K 等反

11、应。在高速振动粉碎条件下，无机物起催化剂作用。反应 30 分钟后达到平衡，二聚体含量为 30%。(3)与离子液体的催化反应 离子液体(BMIM)AlCl4 用作催化剂(BMIM 代表 1-丁基-3-甲基咪唑阳离子)来进行醇或酚的四氢吡喃化。四氢吡喃化是多步有机合成中最常用的保护和脱保护方法。当 ROH 为环己醇时，在 25下反应 5 分钟，转化率达到 100%3。作者研究了九种醇或酚的反应，其中八种的转化率达到 100%。离子液体可以用乙醚萃取并循环使用。(4)光化学反应 以吡啶酮为客体，化合物为主体，形成 1:1 的化合物，在光照下，吡啶酮发生分子环加成反应，得到光学纯度为 100%的酰胺。

12、ArCHO+ArCOMe NaOH ArCHCH2COAr OH Ar COAr+阴 离四氯化铝 O O+运 (5)超声波辐射反应 以蒙脱石 K-10 负载的硝酸铁为氧化剂，将伯醇和仲醇氧化成醛和酮。在超声波辐射下，反应时间为 15 60s，醛或酮的收率可达 87%96%4。Al2O3 负载的醋酸钾 KAc 与 1-溴辛烷反应。在超声波辐射下，反应时间为 2min，乙酸酯的收率达到 99%5。(6)在干燥器中反应 乙醇粉末与氯化氢气体在干燥器中接触 5 小时，得到产物烯烃，产率为 99%100%。(7)加热静置或室温静置反应 例如，2-甲基环己酮和甲基乙基酮在无溶剂条件下进行如下罗宾逊缩合反应

13、 在室温下静置 3 小时后，产物的产率为 25%。显然，室温下站立消耗的能量最少，也最容易；其次，加热静置或加热搅拌；与其他机械方法相比，能耗高，或者仪器多，操作复杂。无溶剂有机合成是一种很有前途的非常有用的技术。一方面，无溶剂有机合成的许多类型和反应已被成功研究。另一方面，许多促进反应的方法被开发出来，这使人们有信心进一步研究无溶剂有机合成，甚至在生产中推广。可以说，使用有机溶剂的有机合成是19、20 世纪的传统方法，而无溶剂的有机合成是现代的、更安全、更环保的绿色化学方法。1.2 查尔酮化合物的应用 查尔酮及其衍生物是芳香醛和酮交叉羟醛缩合的产物，化学名称为 1，3-二苯基丙烯酮。以它为母

14、体的化合物存在于甘草、红花等多种天然植物中，是植物合成黄酮类化合MeO 我 O 普MeO 普O 我 俄 亥C 氯 俄 亥 C 氯 H+H2O PhArC=CHR PhArC CH2R 俄O O O 吗啉乙醇+物的前体，也具有重要的药理作用。早在 1967 年，Lalibeae报道查耳酮具有抗蛲虫作用6，何克勤报道查耳酮具有抗过敏作用，表现出多种药理作用7。Vincenzo于 2000 年在黄酮类化合物中发现了查尔酮，具有化学预防和抗肿瘤活性8。近年来，一些吡唑查尔酮类化合物被研究出具有抗感染、抗病毒、抗焦虑、抗癌、镇痛、杀菌、杀虫和除草活性。查尔酮与苯肼反应生成相应的查尔酮腙，然后在醋酸溶液中

15、加热生成相应的吡唑啉化合物。据文献报道，1，3-二苯基-2-丙烯-1-酮和苯肼之间的加成-环化反应的机理是相应的苯腙中间体环化形成 1，3，5-三苯基吡唑啉9。以查尔酮为原料制备的查尔酮二氢化衍生物还可以作为甜味剂，查尔酮衍生物也常被用作屏保和液晶显示材料等。某些查尔酮衍生物可以作为新型有机非线性光学材料，具有较大的非线性光学效应和较宽的透光围，其短波截止波长可以达到 380nm，因此有可能在半导体激光器和半导体的固体激光器得到应用10。文献中合成了一类新的查尔酮冠醚11，并以其中几种作为中性活性载体制备了PVC膜钾离子选择电极，并测定了它们的电极性能。解洪志等合成了查尔酮修饰的-环糊精衍生物

16、12，即查尔酮基团通过氮杂烷氧基长链单独连接到环糊精的-羟基上。这种环糊精衍生物在水溶液中可以实现强的分子自包合，主体分子与金属离子之间的相互作用由于自包合而被诱导加强。这种自包含的构象会影响金属离子的配位。王辉等合成的二甲氨基查尔酮是一种荧光发色团13，附着在环糊精(CD)的-羟基上，以氮杂十一烷基为连接链得到一种新的CD衍生物。详细研究了它的光物理行为和对外来物种的识别功能，得到了非常有趣的结果。2000 年，有科学家研究了超声波辐射下 n(Mg)n(Al)水滑石催化合成邻硝基查尔酮，产率和收率都有很大提高。总之，查尔酮类化合物应用广泛，在人类的生产生活中发挥着非常重要的作用。这里我们将介

17、绍查尔酮的几种应用。1.2.1 抗癌活性 Kagechika14报道了查尔酮羧酸类似物的抗癌活性，实验结果表明这些化合物可以调节正常细胞和癌细胞的增殖。Edwards 等人15报道了超过 90 种合成查尔酮具有不同程度的抗有丝分裂作用。在小鼠白血病和卵巢癌实验中，一些查耳酮类化合物也表现出比目前临床使用的阿霉素和新碱更强的抗有丝分裂作用。20 世纪 90 年代前后，查尔酮类化合物的抗肿瘤活性研究较多。Nakadate 等16证XCH=CHCOY+NHNH2NNPhArAr实了化合物(1)等 11 种查耳酮衍生物具有预防 TPA 的作用。Shibata17在研究甘草时发现其中的成分之一甘草查尔酮

18、具有抗肿瘤和抗炎活性。于是合成了化合物(2)等 40 多个查尔酮类衍生物。药理实验结果表明该类化合物对肾癌、宫颈癌、胰腺癌、神经细胞癌等肿瘤细胞的增殖作用均有一定程度的抑制作用。郭长岳等研究了 4-羧基-3，5-二叔丁基-4-羟基查尔酮的抗癌作用。初步药理实验表明，该化合物对人早幼粒细胞白血病细胞具有良好的诱导分化、抗突变、抗炎和抗氧化作用。Devi18等报道了一些天然多酚羟基酮类化合物可以抑制恶性淋巴瘤，减少人类自身免疫性疾病的发生。严等19发现 3，4，4，6-四氢查尔酮是一种特殊的蛋白酪氨酸酶抑制剂，用于肝癌的治疗。抗感染 近年来，一些吡唑查尔酮类化合物被研究出具有抗感染、抗病毒、抗焦虑

19、、抗癌、镇痛、杀菌、杀虫和除草活性。因此，它被广泛用于农药和医药。1.2.3 抗菌效果 中 国运普普公H3C 酒 精H3C 公O POCI3 二 甲PhNHNH2 普普中 国海普普公H3C 阴 离 子KOH/DMSO 稀有 氢氧化钾/乙C O CH3 运普普公H3C H H 稀+CH3CCH2COC2H5 O O OHOHOOHOH(1)OHO(2)Pappno 等人和阿尔坦20等人报道了查尔酮的杀菌和抗真菌作用。Inamori 等人从天然植物的根中分离出两种查尔酮类化合物(3)和(4)，并研究了它们的抗炎活性。结果均显示对 G+细菌的抗菌活性。Lopez21等人从胡椒属植物 Piper la

20、nceaefolium 的叶子中提取了 taboganicacid、生松素和生松素查尔酮 3 个化合物，发现仅生松素查尔酮对白色念珠菌显示了一定的抗菌活性。罗22报道了取代查尔酮-四氯化碲配合物(5)对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌有明显的抑制作用。1.2.4 抗氧化和清除氧自由基 氧自由基是促进衰老、引发炎症、诱发癌症和多种疾病发生发展的重要因素之一。查尔酮化合物具有抑制和清除氧自由基的抗氧化作用。1.2.5 磷酸冷却酶作用的抑制 磷酸二糖(PDE)在调节 cAMP 浓度中起关键作用。抑制 PDE 可阻碍心肌细胞 cAMP 降解，开放心肌细胞膜上的钙通道，促进钙离子流动，引起心肌纤维

21、收缩，达到强心作用。查尔酮类化合物能抑制PDE 活性，增加细胞cAMP浓度，产生强心作用。1.2.6 抗病毒作用 查尔酮化合物可以抑制某些病毒的增殖。1.2.7 抗过敏效果 查尔酮化合物对过敏性慢反应物质有拮抗作用。1.2.8 抗寄生虫效果 HOClClClClTeOHO(5)OOHOHOHo(3)OHOHOHO(4)查尔酮化合物可用作杀软体动物剂，主要用于抵抗澳大利亚的扁虫。总之，查尔酮类化合物具有广泛的药理活性，结构简单，制备相对容易。接下来，我们将介绍几种常见的制备查尔酮及其化合物的方法。1.3 查尔酮化合物的合成 1.3.1 查尔酮化合物的经典合成方法 1.强碱作为催化剂合成查尔酮，通

22、过溶液中的羟醛缩合反应，即克莱森-施密特缩合反应制备。分子中带有-活性氢的两种醛酮在稀酸或稀碱的催化下反应生成分子间的-羟基醛酮，即羟基酮。如果提高反应温度，会进一步生成，-不饱和醛酮，但由于强碱的作用，反应往往会发生副反应。2.酸催化羟醛缩合制备查尔酮。反应方程式如下:1.3.2 查耳酮化合物的其他合成方法 1.酸性催化剂催化合成 许多路易斯酸，如AlCl3，TiCl3，SnCl4，FeCl3，ZnCl2，BCl3，以及一些稀土氯化物，可以催化芳香醛和酮的羟醛缩合反应，包括 Mukaiyama反应。2.碱性催化剂催化合成 郭洪雄等用10%(质量分数)NaOH催化合成了 11 个查尔酮，产率为

23、 4%85%23。CH3O+CHOKOHDMFOHOCH3OOH+OHCHOH3BO3HOOHOHOXCHO+CH3COYNaOHXCH=CHCOY 3.金属化合物的催化合成 文献24报道了由KF-al2o 3 催化的查尔酮的合成。这种方法的一般特点是:制备简单，提纯方便，可重复使用，但反应时间过长，收率不高(55%90%)。以al2o 3 为催化剂合成查尔酮，朱权和应分别合成了噻吩查尔酮和呋喃查尔酮，并研究了它们紫外光谱的取代基效应，收率为64%85%。据报道，苯甲醛和苯乙酮与伪造的硝酸钠或硝酸锂在甲醇中室温反应16 48 h，缩合得到相应的反式查尔酮，产率为70%98%。当环上有推电子基团

24、时，反应变慢。4.有机金属化合物的催化合成。已经有许多关于通过烷基锂与羧酸的反应合成酮的成功报道。Yoshinori利用芳基锂与肉桂酸及其酯反应合成查尔酮等化合物25。在二氯化镍催化下，芳基锡与取代肉桂酰氯交叉偶联合成了 13 个查尔酮26，产率53%92%。合成过程基于自由基链式反应机理。XCHO+CH3COYKF-Al2O3XCH=CHCOYX=4-Me,4-MeO,4-MeN,4-H,4-ClXCHO+CH3COYNaNO3/CH3OHcatXCH=CHCOYXCH=CHCO2HXCH=CHCO2RLiYXCH=CHCO+XX=H,Cl,Me,OMe,Br,NO2;Y=H,Me,OMeX

25、CH=CHCOCl+BuSnXCH=CHCOYYNiCl2(PPh3)2 文献中发现有机氧化碲双对甲氧基苯基氧化碲(BMPTO)对羟醛缩合反应有催化作用，并取得了较好的结果。产率为87%97%，但催化剂制备困难，价格昂贵。钟琦等报道了芳香碲叶立德与醛在碱性条件下偶联制备查尔酮，产率 64%85%27。5.微波和超声波催化合成 近年来，人们发现超声波能有效地促进有机反应，因此超声波技术在有机合成中的应用引起了人们的兴趣和重视28。报道了超声波作用下固体氢氧化钾或氟化钾-氧化铝催化苯乙酮和取代苯甲醛合成查尔酮。结果表明，与无超声波相比，反应速度加快，产率大大提高。由于微波辐射能在短时间内提供高能量

26、，使化学链断裂，引起快速化学反应，叶成等研究了微波辐射下 KF-al2o 3 催化合成查尔酮29。结果表明，反应速度大大加快，收率也有所提高，并且在反应物用量较小时不需要机械搅拌，显示了微波法在合成中的优越性。XCHO+CH3COBMPTOXCH=CHCOYYArCHO+YCCH2TeBuBr-+OTHF-K2CO3CH3CNArCH=CHCOYAr=X,Y=4-Me,4-MeO,4-NO2,4-H,4-ClO；XCHO+CH3COYXCH=CHCOYKFAl2O3超声波 20 世纪 80 年代，人们发现微波辐射可以打破化学键，导致化学反应，大大缩短了反应时间，加快了反应速度，提高了产率30

27、31。在微波辐射下，以KF/Al2O3 为催化剂，间硝基苯甲醛和间硝基苯乙酮交叉反应合成了 3，3-二硝基查尔酮。4，4-二硝基查尔酮；3，4-二硝基查尔酮和 4，3-二硝基查尔酮。6.其他合成方法(1)查尔酮也可以通过以下方法合成:以A1C13 为催化剂，取代肉桂酰氯与芳烃进行傅-克酰基化反应。该方法除了常规的生成查尔酮的酰化反应外，还有双键的加成和环化等反应。特别是使用取代芳烃时，不同位置有取代副产物，给产品的分离提纯带来很多不便。程戈等在无溶剂条件下用固体氢氧化钠研磨芳香醛酮合成查尔酮，产率较好(20%80%)。即固态缩合反应。(2)若以SOC 12/EtOH为催化剂，最佳反应配比为苯乙

28、酮:苯甲醛:无水乙醇:SOCl2=1:1.2:2.5:1，控制时间为 4h，也可制备查尔酮，产率为 60%95%。(3)为了减少查尔酮合成中有机溶剂、强酸和强碱的污染，提高反应收率，介绍了一种新的绿色合成方法。其主要特征是以离子液体 1，3-二丁基-2-甲基咪唑四氟硼酸盐(dbmimBF4)为反应溶剂，以水滑石为催化剂催化苯乙酮和苯甲醛的羟醛缩合反应。离子液体是一类有机盐，通常由带有烷基取代基的杂环咪唑或吡啶阳离子和大体积阴离子如PF6-和BF4-等组成。它们的纯品在室温或接近室温时为液体，不仅熔点低、蒸汽压超低、液体温度宽，而且对有机和无机物质都有很好的溶解性，对环境友好。而CH3 上凸稀K

29、F-氧化铝 信 息O2N+O2N 稀有 X+CHOYCH3CO固体NaOHXCH=CHCO研磨YX=Y=H,Br.XCOCH3+HCOYSOCl2/C2H5OH3-4hYCH=CH COX(a)X=p-Cl Y=H (b)X=p-Br Y=H(c)X=p-NO2 Y=H (d)X=H Y=m-NO2(e)X=H Y=p-N(CH3)2 (f)X=p-Cl Y=m-NO2(g)X=p-NO2 Y=m-NO2 (h)X=H Y=H且这些特性可以通过改变阳离子、阴离子和阳离子上的取代基来改变，从而“量身定制”32 33。离子液体被认为是绿色溶剂和替代传统溶剂的新型催化材料。水滑石可以通过离子交换在层

30、间组装不同的基团，广泛用作催化剂和吸附剂。因此，使用可循环使用的绿色离子液体dbmimBF4 作为反应溶剂，催化剂水滑石是无污染的固体，也可循环使用，为实现查尔酮的绿色生产提供了重要方法。由上可见，用醇钠或氢氧化钠溶液等强碱催化合成查尔酮的方法是目前实验室最常用的方法，但产品收率低(10%70%)，副产物多。在用强酸作催化剂的条件下，反应时间一般较长，收率不高。FriedelClafts酰化制备查耳酮在有机合成中很少使用，主要是因为对底物要求严格，产物分离纯化不方便，仅适用于特殊查耳酮的制备。有机金属合成法一般收率高，反应速度快，但催化剂制备困难且价格昂贵。金属盐催化合成法制备简单，提纯方便，

31、可重复使用，但缺点是反应时间过长，产率低。但结合微波或超声波，反应速度大大加快，产率也大大提高。这是一种合成查尔酮的新方法。我们列出来比较一下。表 1-1优缺点对比表 方法 优势 劣势 一个 普遍适用 时间长，产量低。2 普遍适用 产率低且副产物多。三 制备简单，纯化方便，可重复使用。时间长，产量低。四 高产量和高速度。该催化剂难以制备且昂贵。5，6 组合 速度快，产量高。普宇 CHO+OCH3水滑石dbminBF4343KO 第二章是实验部分。2.1 仪器和试剂 仪器 试剂 苯甲醛是化学纯的(化学试剂二厂)苯乙酮分析纯(中国医药公司采购供应站)分析纯氢氧化钠(市惠中理化制品厂)无水乙醇分析纯

32、(莱阳双双化工)无水碳酸钾分析纯(市区海晶精细化工厂)薄层色谱硅胶G 分析纯(海洋化工厂)邻硝基苯甲醛分析纯(百灵威公司)石油醚分析纯(化学试剂二厂)乙酸乙酯分析纯(市化学试剂厂)对甲基丙酮分析纯(百灵威公司)2-氯苯乙酮分析纯(百灵威公司)3-溴苯乙酮的分析纯(百灵威公司)2.2 实验原理 循环式多用途真空泵SHZ95B(巩义市于颖裕华仪器厂)温控电加热套KDM(菏泽程楠益发仪器厂)AV-300超导核磁共振仪(布鲁克公司)空气干燥器A/B型(中外合资)微熔点测试仪X4(泰克仪器)用紫外分析仪WFH-203。加热磁力搅拌器EMS-9A(Ono 仪器)锥形瓶橡胶塞量筒布氏漏斗橡胶管吸滤瓶烧杯天平

33、称量瓶玻璃棒药勺橡胶尖滴管灰浆管刷烧瓶橡胶管回流柱 醛缩合:首先我们来介绍一下羟醛缩合反应的原理。分子中带有-活性氢的两种醛酮在稀酸或稀碱的催化下反应生成分子间的-羟基醛酮，即羟基酮。如果提高反应温度，会进一步生成，-不饱和醛酮，称为羟醛缩合反应。醛缩合可分为自缩合和交叉羟醛缩合。例如，不含-活性氢的芳香醛可以与含-活性氢的醛和酮进行羟醛缩合，得到，-不饱和醛和酮。这种交叉羟醛缩合叫做克莱森-施密特缩合。这是合成侧链带有两个官能团的芳香族化合物和带有几个苯环的脂肪族体系中间体的重要方法。苯甲醛和苯乙酮的交叉羟醛缩合反应如下:2.3 实验过程 2.3.1 薄层板的制备和活化 一、制备薄层玻片 用

34、水冲洗并擦干载玻片，取用时用手指触摸载玻片边缘，因为指纹会弄脏载玻片表面，会使吸附剂难以在载玻片上铺开。2.制备浆料 制备的浆料应均匀、无结块且无粘性。因此，应将硅胶G 缓慢加入装有 CMC(羧甲基纤维素钠)的烧杯中，边加入边搅拌，保证充分混合(一般 1g 硅胶 G 需要 3-4ml 0.5%羧甲基纤维素钠清液)。3.铺设泥浆 以上规格每张载玻片用硅胶g 约 1g，薄层厚度 0.25-1mm，尽量均匀。将调好的浆料倒在玻璃板上，用手左右摇动，使表面均匀光滑(必要时一端可在平台处触碰桌面，另一端可轻轻落下几次，互换位置)。然后将薄层板放在校正后的平板上，干燥后将薄层板放入干燥箱中干燥半小时左右，

35、温度控制在105-110。2.3.2 通过经典方法验证查耳酮的制备。1.取一个干净的烧瓶，依次加入 5.88mL 苯乙酮(0.05mol)、5.07mL 苯甲醛(0.05mol)和 10mL 含 1g 醋酸铵的醋酸，加热回流，约需 3h。通过薄层色谱检测反应的终点。反应结束后，先将产物冷却，然后真空过滤收集。用水充分洗涤产品，使洗涤液对石蕊试纸呈中性。然后用少量冷乙醇(5 6 ml)洗涤结晶，经压榨、排水得到查尔酮粗品。粗产物用无水乙醇重结晶。(每克产品约 4 5ml 溶剂)，得到 3.7g 浅黄色片状晶体，CH3O+CHOKOHDMFO产率为 32.74%。2.将 25 毫升 10%氢氧化钠

36、溶液、15 毫升乙醇和 5.88 毫升苯乙酮加入装有搅拌器、温度计和分液漏斗的三口瓶中。在搅拌下，从分液漏斗中滴加 5.07mL 苯甲醛，并控制滴加速度以保持反应温度在 25和 30之间。在滴加过程中，溶液的颜色从无色变为淡黄色，如果需要，用冷水浴冷却。滴完后，保温搅拌 0.5h，室温下继续搅拌 1 1.5h，固体析出。反应后，将三口烧瓶放入冰水浴中，冷却 15 30 分钟，使结晶完全。通过薄层色谱检测反应终点，然后通过真空过滤收集产物，用水彻底洗涤产物，使洗涤液对石蕊试纸呈中性。然后用少量冷乙醇(5 6 ml)洗涤结晶，经压榨、排水得到查尔酮粗品。粗产物用无水乙醇重结晶。(每克产品约 4 5

37、ml 溶剂)，得到 4.5g 淡黄色片状晶体，产率为39.82%。2.3.3 球磨法制备酮类化合物。在无溶剂条件下，以氢氧化钠和无水碳酸钾的混合碱为催化剂，通过研磨技术促进苯甲醛和苯乙酮的固相羟醛缩合反应，即球磨法合成查尔酮。1.查尔酮的制备 将 5.3 克(0.05摩尔)苯甲醛、6.0 克(0.05摩尔)苯乙酮、0.2 克(0.005摩尔)氢氧化钠和 3.5 克(0.025 摩尔)碳酸钾依次加入研钵中，研磨。通过薄层色谱(TLC)检测反应终点约 40 分钟。反应结束后，在研钵中放入 50 毫升蒸馏水，用水冲洗并过滤。产品为淡黄色结晶，收率为 48.6%。2.催化剂用量对产率的影响 催化剂用量

38、对收率的影响见下表。催化剂的用量在一定范围内可以显著提高产率。从表中数据可以看出，NaOH:K2CO3=1:5 的合适摩尔比是本实验催化剂最合适的比例。表 2-1 NaOH 和 K2CO3 用量对产率的影响列表 水平因子实验数 氢氧化钠用量(摩尔)K2CO3 用量(摩尔)生产率 一个 0.005 0.025 48.6%2 0.0025 0.0125 43%三 0.0075 0.0375 44.4%四 0.005 0.05 25.1%五 0.0025 0.0375 17.8%六 七 0 0.05 2.04%0.01 0.025 17.8%八 0.0075 0.0125 16.5%九 0.01 0

39、 9.29%10 0 0 0%第 3 章结果和讨论 3.1 查尔酮化合物的制备方法研究 传统的合成方法是以 10%的 NaOH 溶液为催化剂，反应时间长，收率低，污染大。使用含有醋酸铵的醋酸作为反应的催化剂，不仅收率不高，而且反应过程中的溶剂也会对环境和人体造成危害。但是我们采用的球磨法克服了这种现象。以氢氧化钠和碳酸钾为催化剂，当催化剂的摩尔比为NaOH:K2CO3=1:5时，不仅产率高，而且对环境无害。这是我们实验的理想方法之一。3.2 验证酮化合物的球磨法 为了检验球磨法是否适用于其他查尔酮的制备，我们又做了 4 个邻硝基查尔酮的验证实验。请参见下表:表 3-1 不同替代品产量对比表 序

40、列号 替代 R 产量%一个 2 三 四 H(2a)对-CH3(2b)甲基溴(2c)邻氯(2d)64.5(3a)40.1(3b)48.7(3c)56.2(3d)所有反应中邻硝基苯甲醛的量为 7.6g.CHONO2O+ONO2RR123NaOH/K2CO3 从上表可以看出，球磨法适用性强，操作简单，产率好，时间短。我们又用下面的1H-NMR 进行了表征：这四种化合物都为已知化合物，其1H-NMR 与文献相符：（ppm）7.0-8.5 处为苯环和双键上的 H。NO2O(3a)NO2OCH3(3c)(3b)第四章是结论 1.查尔酮是合成多种天然产物的重要有机中间体，可广泛应用于医药、化工材料和NO2O

41、(3j)BrNO2O(3m)Cl(3c)(3d)高科技领域。通过本文的研究，了解了查尔酮及其衍生物的应用和相关合成方法，并通过实验验证了查尔酮的经典合成方法，并与球磨法进行了比较。通过对合成方法的比较，表明球磨法具有以下优点:(1)产率相对较高；(2)操作简单，可行性强；(3)反应时间短；2.球磨法过程中氢氧化钠和无水碳酸钾的摩尔比对产物合成有一定影响，当 NaOH:K2CO3 的摩尔比为 1:5 时效果最好。3.该实验避免了有机溶剂的使用，不仅减少了环境污染，简化了反应操作和后处理过程，缩短了反应时间，降低了生产成本，而且产率高，可行性强，实现了“绿色化学”的理念。因此，球磨是一种简便易行的

42、制备查尔酮的方法。注释 1孔繁志，田建华，靳金林:“氟两相体系中酯化反应的研究”，石油化工，387-392 页，2002 年第 5 期。2如雄、王建基:“绿色溶剂离子液体的制备及应用，化学工程进展，第 43-48页，2002 年第 1 期。3V.N.Vasudevan，S.V.Raj ender:“无溶剂有机合成”，化学报。,342343,2002.4RS瓦尔马，R达西亚:“无溶剂条件下微波辅助氧化醇“，Tetrahed.Lett，20432046，1997。5 G Barm，A Loupy，M.Majdoub等人微波辐射加无溶剂固液相转移催化:阴离子活化的进一步改进“，四面体，5167517

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