【正文】
a O H / H 2 O , 3 0 C , 2 4 h H* *C O O N an 例子 2:帶電聚丙烯酰胺 Naclo化學(xué)品公司采用水溶性引發(fā)劑在水相中聚合生產(chǎn)出帶電聚丙烯酰胺,這一技術(shù)獲得 1999年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎-優(yōu)新溶劑和反應(yīng)條件獎。 三、離子液體 ▲ 離子液體:基本上由陽離子和陰離子組成的液體物質(zhì),如:氯化鋁 (III)和 N烷基吡啶翁或 1,3二烷基咪唑翁鹽組成的離子液體。 NN + [ P F6]NC6H1 3 + [ B F4][ b m im ]▲ 優(yōu)點(diǎn): 溫度范圍大 (40~300?C);對無機(jī)物、有機(jī)物和高分子的溶解度高;有 Bronsted酸性、 Franklin酸性和超強(qiáng)酸性;蒸汽壓很?。挥械牟慌滤?;熱穩(wěn)定性好;相對便宜。 ▲離子液體中的化學(xué)反應(yīng): DielsAlder加成反應(yīng)、齊聚反應(yīng)、聚合反應(yīng)、烷基化反應(yīng)、?;磻?yīng)等 氯代鋁酸鹽 (III)離子液體中的反應(yīng) ▲ 強(qiáng) Lewis酸, Franklin酸性,可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 AlCl3,可以溶解油母質(zhì)、C60和許多聚合物。 ▲催化 FriedelCrafts反應(yīng),如:萘的?;?,可以得到最高選擇性的 1?;a(chǎn)物。 CH3C O C l, [ e m im ] C l A lC l3( x = 0 . 6 7 )5 m i n , 0 COT r a s e o l id e , y ie ld = 9 9 %CH3C O C l, [ e m im ] C l A lC l3( x = 0 . 6 7 )5 m i n , 0 CO1 , 8 9 %2 , 2 %氯代鋁酸鹽 (III)離子液體中的反應(yīng) ▲ 裂化和異構(gòu)化反應(yīng) 聚乙烯在 90?C的離子液體中可以轉(zhuǎn)化為氣態(tài)烷烴 (C3~C5)及環(huán)烷烴。傳統(tǒng)催化反應(yīng)需要 300~800?C的高溫。 [ e m im ] Cl A l Cl 3 ( x =0 . 6 7 )**n n = 1 0 0 0 ~5 0 0 0Ca + , H +C n H 2 n+ 2 +n = 3 ~5脂肪酸及其酯的異構(gòu)化、裂化、二聚等反應(yīng) 。 [ e m i m ] C l A lC l3 ( x = 0 . 6 7 )Ca + , H +R O C 1 7 H 3 5O O( C H 2 ) 1 4 +O( C H 2 ) 1 0 + C 3 H 8氯代鋁酸鹽 (III)離子液體中的反應(yīng) ▲ 多環(huán)芳烴的選擇性氫化 反應(yīng)在室溫、常壓下進(jìn)行,并且只能得到熱力學(xué)穩(wěn)定的異構(gòu)體 。 [ e m im ] C l A lC l3( x = 0 . 6 7 )Z n / H C l( g )H.HH..中性離子液體中的反應(yīng) ▲ 氯代鋁酸鹽離子液體的缺點(diǎn): 對濕氣和水敏感;含雜原子的產(chǎn)品不易從離子液體中分離 。 ▲中性離子液體: 具有疏水性,可溶解許多有機(jī)分子,但不溶解烷烴和烷基芳烴。如, [bmin][PF6]( bmin: 1丁基 3甲基咪唑翁)與烷烴、水形成三相混合物。 ?優(yōu)點(diǎn):有利于潔凈合成-采用溶于離子液體的催化劑,可以實(shí)現(xiàn)離子液體和催化劑與反應(yīng)產(chǎn)物的分離、循環(huán)使用。 ?應(yīng)用 1:烯烴和芳烴的氫化反應(yīng),不對稱氫化,如: (S)Naproxen的合成 C O 2 HM e O[ Ru C l2 ( S ) B I N A P ] , H 2[ b m i m ] [ B F 4 ] , P r iO HC O 2 HM e OHC H 3中性離子液體中的反應(yīng) ?應(yīng)用 2: DielsAlder反應(yīng)的良好溶劑,比分子溶劑(包括水)能顯著提高反應(yīng)速率和選擇性。 +O[ b m i m ] [ P F 6 ] , Z n I22 0 C , 6 hO+OM a i n p r o d u ct?應(yīng)用 3: Heck反應(yīng)(芳基鹵代物與烯烴偶合反應(yīng))的良好溶劑。 優(yōu)點(diǎn):鈀絡(luò)合物催化劑溶于離子液體,反應(yīng)中的產(chǎn)品和副產(chǎn)品可以用烷烴或水萃取出,而昂貴的催化劑催化劑留在離子液體中再循環(huán)使用。 可用芳酐替代鹵代物,反應(yīng)副產(chǎn)物為苯甲酸,易回收并轉(zhuǎn)化為酐,不產(chǎn)生含鹵代物的廢物。 傳統(tǒng)的 Heck反應(yīng):反應(yīng)后催化劑完全失去,且使用有毒的偶極非質(zhì)子傳遞溶劑。 中性離子液體中的反應(yīng) ?應(yīng)用 4:烯丙基化和胺化反應(yīng)的良好溶劑 [bmin][BF4]中乙酸鈀 (II) 催化的烯丙基化和胺化反應(yīng) RX+OO E t P d ( O A c ) 2[ b m im ] [ B F4] , B a s eROO E t+ X R = H , O M e 。 X = B r , IOO O+OO B u P d C l 2[ b m im ] [ B F4]O B uO+ P h C O2H + CO中性離子液體中的反應(yīng) ?應(yīng)用 5:親核取代反應(yīng)的良好溶劑。 在 [bmim][PF6]中,吲哚和 2萘酚與鹵代烷、堿( NaOH、 KOH)反應(yīng)分別得到在 N和 O原子上的烷基化產(chǎn)物。反應(yīng)速率與在偶極非質(zhì)子傳遞溶劑如 DMF和 DMSO中相似。 優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)產(chǎn)物可以用有機(jī)溶劑萃取出,而副產(chǎn)物(鹵化鈉或鉀)可用水萃取出,離子液體可循環(huán)使用。 傳統(tǒng)的偶極非質(zhì)子傳遞溶劑不易與產(chǎn)品分離。 中性離子液體中的反應(yīng) ?應(yīng)用 6:亞甲基插入反應(yīng)的良好溶劑。 在 [bmim][PF6]或 [bmim][BF4]中,烷基鹵代烷與硫醚反應(yīng)生成硫葉立德,可將亞甲基轉(zhuǎn)移至醛或酮。運(yùn)用手性硫醚可進(jìn)行不對稱亞甲基插入反應(yīng)。 優(yōu)點(diǎn):反應(yīng)產(chǎn)物可以用有機(jī)溶劑萃取出,而副產(chǎn)物(鹵化鈉或鉀)可用水萃取出,離子液體和手性催化劑可循環(huán)使用。 O+ S + I[ b m i m ] [ P F6] / K O HO+ KIHO+Br [ b m i m ] [ P F 6 ] / K O HSO中性離子液體中的反應(yīng) ?應(yīng)用 7:藥物 Pravadoline的合成 包含了 FriedelCrafts反應(yīng)和親核取代反應(yīng)。 在 [bmim][PF6]中, KOH存在下,室溫下 2甲基吲哚與 1(N嗎啉基 )2氯乙烷發(fā)生烷基化反應(yīng),產(chǎn)率達(dá)到 95%。而其后的 FriedelCrafts?;磻?yīng)在 0?C下進(jìn)行,無需催化劑。 優(yōu)點(diǎn):產(chǎn)生的廢物大大減少,主要是 KCl。 傳統(tǒng)的合成方法:產(chǎn)生大量酸性鋁廢物,并使用偶極非質(zhì)子溶劑。 [ b m i m ] [ P F6]NC H3H+ N OCl. H C lK O HN ONC H3[ b m i m ] [ P F6]ClOM e ON ONC H3OO M eP r a v a d o l in e第四節(jié) 組合合成 一、固相合成 ▲固相合成( SPS):利用固相載體使試劑和原料反應(yīng)。 優(yōu)點(diǎn):經(jīng)過過濾分離技術(shù)來純化中間體和原料。 典型例子:多肽的制備-商業(yè)化的多肽合成儀。 固相載體 ▲三個基本要求: 交聯(lián)的不溶解但可溶脹的高聚物材料,在使用條件下是惰性的; 將底物與固相連接的方法; 與連接分子及固相相匹配的合成步驟。 最常用的固相載體-球狀樹脂珠( 80~200?m)。 一、固相合成 ( 1)樹脂珠 ▲交聯(lián)聚苯乙烯:含有約 1%的二乙烯苯的交聯(lián)聚苯乙烯 改性交聯(lián)聚苯乙烯:表面官能團(tuán)化 Marshall樹脂的表面官能團(tuán)結(jié)構(gòu) SO H+ R C O O HD I C , D M A P, N M MD M FSOORM a r s h a l l R e s i n 1OOO H O O HO NO HO1a 1b 1cOO HONHNNO HO1d 1e固相載體 ▲ 常用交聯(lián)聚苯乙烯載體 氯甲基聚苯乙烯、羥甲基聚苯乙烯、氨甲基聚苯乙烯 ?羥甲基聚苯乙烯上生成雜環(huán)的反應(yīng): 6氨基 2,4二氧合 3,4二氫 1,3,5三嗪的合成 OHR1ON H F m o c+ O HH O B T , D I C , D M A PD M F , 1 8 hOOR1N H F m o cP i p e r i d i n eD M F OOR1N H2 F m o c N C SCH2Cl2OOR1NHN H F m o cSP i p e r i d i n eOOR1NHN H2SNNHNOONR3R2R1OHO固相載體 ▲ 以聚苯乙烯為主體的樹脂-接枝共聚物( PS- PEG), Bayer公司 TantaGel樹脂-聚乙二醇接到交聯(lián)聚苯乙烯上; ArgoGel樹脂-聚氧乙烯接到交聯(lián)聚苯乙烯上; 既具有聚乙二醇載體的可溶性,又具有聚苯乙烯球的易操作性。 ?AG樹脂上苯并三唑合成不對稱脲 P S N H2 +OHONNN HD I C / H O B zD MFNHONNNP SHC O C l2R1N HR2NHONNNP SNR1R2 2 0 CR3N HR4N NOR3R4R1R2固相載體 ▲ 其它樹脂 硅藻土 /聚芳基酰胺樹脂( KPA)和可控孔度玻璃( CPG)用于低(聚)核苷酸的合成; PEGA-聚乙二醇和二甲基芳酰胺的共聚物,極性極大,在水中有空前的溶脹性,骨架相當(dāng)柔軟,可容納一些大分子,如:酶。 ( 2)其它固相載體 ▲多針載體:包含輻射接枝的聚乙烯 /聚丙烯酸 例子:苯并二氮雜卓的合成 NNH OR3R2R1C P( 1 )N OO L iP h( 2 ) R 4 I NNOR3R2R4R1C PT F ANNOR3R2R4R1X底物與固相的連接 ( 1)樹脂-鍵合相的連接方式:主要有兩類 ▲“硬”連接:鍵合相與樹脂整體直接鍵合,構(gòu)成整體的連接分子 連接分子受到空間阻礙和電子效應(yīng)影響大,合成難以控制。 M eBrP SN O2P SN H2ClP SOHP SP SOBrM e P SC l O2S底物與固相的連接 ▲ “軟”連接-嫁接連接:鍵合相通過嫁接分子附接在樹脂上 比較常用:醚鍵、酰胺鍵、碳-碳鍵 OHXNHOP SNHOP SBrO2NOP SOHOP SOHO M eOHOOO HP SM e O( 2)連接分子的分類 根據(jù)連接分子的斷裂反應(yīng),分為 7類: ▲親電斷裂型; ▲親核斷裂型; ▲光斷裂型; ▲金屬輔助斷裂型; ▲還原條件斷裂型; ▲氧化條件斷裂型; ▲環(huán)加成及裂環(huán)釋放型。 親電斷裂型 ?強(qiáng)酸裂解的連接 連接方式 連接分子 裂解條件 Merrified 樹脂 10%HBr/AcOH PAM連接 50%TFA 二苯甲基連接 HF C b 3 H NONHOOP SR2R1N O 2ONHP SOORB O C H NONHOR2R1NHP S親電斷裂型 ?弱酸裂解的連接 連接方式 連接分子 裂解條件 Wang連接 稀釋 TFA,60?C SASRIN連接 5%TFA/CH2Cl2, 15min Rink連接 10% AcOH或%TFA/ CH2Cl2 NHOP SM eM e C O 2 M eOP SOM e OO 2 NO HOP SO M eM e O