季铵盐离子液体的制备及其在羟醛缩合反应中的应用

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羟醛缩合(aldol)反应是有机化学中的经典反应之一,也是形成碳碳键的重要反应,可以用来合成β—羟基醛酮、α,β—不饱和羰基化合物及1,2—二醇等有机化合物。Aldol反应被广泛的应用在合成杀虫剂、药物中间体和化学药品中。近年来,离子液体作为一种新型的绿色溶剂被用在许多有机合成反应当中。离子液体中的aldol反应,具有收率高,选择性好,反应操作简洁,产物易分离,离子液体/催化剂系统可以重复使用等优点。在现有的文献报道中,离子液体中的aldol反应都是在咪唑或吡啶型离子液体中进行的,研究季铵型离子液体中的aldol反应对反应底物的使用范围和催化机理具有重要的理论意义。 本实验制备了己内酰胺/季铵盐二元离子液体和尿素/季铵盐二元离子液体,并分别进行了表征。采用步冷曲线方法绘制了C6H11NO—(C4H9)4NHSO4离子液体的二元相图,结果表明,当己内酰胺和四丁基硫酸氢铵的摩尔比为3:1时,该离子液体获得最低共熔点。通过红外光谱表征,己内酰胺的羰基吸收峰由1658cm-1移到了1622 cm-1处。将3C6H11NO—(C4H9)4NHSO4离子液体溶于二次蒸馏水测其电化学窗口为2.0V。Urea—(C2H5)4NBr离子液体的二元相图亦采用步冷曲线的方法绘制,结果表明,当尿素和四丁基溴化铵的摩尔比为2:1时,该离子液体获得最低共熔点。尿素和四丁基溴化铵反应后,尿素的羰基吸收峰由1690cm-1移到了1615cm-1,测得2Urea—(C2H5)4NBr离子液体水溶液的电化学窗口为2.0V。 在L—脯氨酸的催化下,将制备的己内酰胺/季铵盐离子液体和尿素/季铵盐离子液体用于醛和酮的aldol反应。研究不同季铵型离子液体、催化剂用量、离子液体/催化剂体系的循环次数对反应的影响。结果表明,最佳反应介质为C6H11NO—(Bu)4NCl离子液体,催化剂的最佳用量为30%,离子液体/催化剂循环使用6次后,反应收率和anti/syn值基本保持不变。通过对2—丁酮和苯甲醛反应产物的1H NMR谱图分析可知,该反应生成β—羟基酮,亚甲基产物和甲基产物的收率之比大约为5:1,表明离子液体具有良好的化学选择性和区域选择性。接着研究了不同反应底物对反应的影响,反应收率为61%~92%,并推测了反应的机理。
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