氟两相体系中的有机合成反应

氟两相体系中的有机合成反应

论文摘要

研究了全氟萘烷/甲苯(C10F18/CH3C6H5),全氟萘烷/氟苯(C10F18/C6H5F),全氟萘烷/苯甲醚(C10F18/C6H5OCH3),全氟甲基环己烷/甲苯(CF3C6F11/CH3C6H5),全氟甲基环己烷/苯(CF3C6F11/C6H6),全氟甲基环己烷/正己烷(CF3C6F11/C6H14),1-溴代全氟辛烷/甲苯(C8F17Br/CH3C6H5)氟两相体系(FBS)的相行为。 用相应的稀土氯化物或氧化物和全氟辛基磺酸反应来制备RE(OPf)3(RE=Sc,Y,La~Lu)。并以DSC、ICP、IR和元素分析等手段对其进行了表征。 以RE(OPf)3为催化剂,并选取全氟己烷(C6F14)、全氟甲苯(C7F8)、全氟甲基环己烷(C7F14)、全氟辛烷(C8F18)、1-溴代全氟辛烷(C8F17Br)和全氟萘烷(C10F18)为全氟溶剂,对硝化反应、酯化反应、Friedel-Crafts酰化反应、Friedel-Crafts烷基化反应、缩醛合成反应、Aldol缩合(醛和酮)反应、醇胺缩合反应、Mannich反应、氧化反应等有机反应进行了研究。考察了温度、时间、催化剂种类和用量、氟溶剂的种类和氟相与有机相相比等工艺条件对上述反应的影响。研究表明Yb(OPf)3和全氟萘烷(C10F18)分别是最好的催化剂和全氟溶剂。含有催化剂的氟相通过简单的相分离,就可回收利用,氟相重复使用5次,其催化活性无明显降低。合成了部分过渡金属相应的全氟辛基磺酸盐(M(OPf)x,M=Ti~Zn,x=2,3,4,5),并将它们用于催化烷基化、缩合和氧化反应,结果表明Co(OPf)2是其中最有效的催化剂。 发现了一种新的催化体系:稀土盐-全氟磺酸-氟溶剂(RE(OPf)3-PfOH-PFC),在该体系中能有效进行Friedel-Crafts酰化反应、Friedel-Crafts烷基化反应和二硝化反应。

论文目录

  • 1 绪论
  • 1.1 全氟溶剂
  • 1.2 氟代催化剂
  • 1.3 氟两相体系的反应原理
  • 1.4 氟两相催化反应在国内外研究状况
  • 1.5 氟两相催化有机合成单元反应举例
  • 1.6 本论文研究的目的及意义
  • 1.7 本论文研究内容
  • 参考文献:
  • 2 氟两相体系的相行为
  • 2.1 氟两相体系的相行为
  • 2.2 本章小结
  • 参考文献:
  • 3 氟代催化剂的选择、制备及表征
  • 3.1 稀土金属有机化学的发展
  • 3.2 全氟辛基磺酸稀土金属盐
  • 3.2.1 催化剂的制备
  • 3.2.2 催化剂结构的表征
  • 3.3 本章小结
  • 参考文献:
  • 4 氟两相体系中的硝化反应
  • 4.1 甲苯的氟两相硝化
  • 4.1.1 不同反应体系对硝化反应的影响
  • 4.1.2 温度对硝化反应的影响
  • 4.1.3 反应时间对硝化反应的影响
  • 4.1.4 催化剂用量对硝化反应的影响
  • 4.1.5 体系中水的量对硝化反应的影响
  • 4.1.6 全氟萘烷与甲苯的相比对反应的影响
  • 3-PFC体系对硝化反应的影响'>4.1.7 各种RE(OPf)3-PFC体系对硝化反应的影响
  • 4.1.8 带有不同配体的稀土催化剂对反应的影响
  • 4.1.9 氟相循环使用次数对反应的影响
  • 4.1.10 甲苯氟两相硝化小结
  • 4.2 卤代苯的氟两相硝化
  • 4.2.1 不同反应体系对硝化反应的影响
  • 4.2.2 温度对硝化反应的影响
  • 4.2.3 体系中水的量对硝化反应的影响
  • 4.2.4 全氟萘烷与卤代苯的相比对硝化反应的影响
  • 4.2.5 氟相循环使用次数对硝化反应的影响
  • 4.2.6 卤代苯的氟两相硝化小结
  • 4.3 其他芳烃的氟两相硝化
  • 4.4 氟两相硝化反应机理推测
  • 4.5 氟两相二硝化反应
  • 4.6 实验部分
  • 4.6.1 氟两相单硝化
  • 4.6.2 氟两相二硝化
  • 4.7 本章小结
  • 参考文献:
  • 5 氟两相体系中的酯化反应
  • 5.1 苯甲酸和异戊醇的氟两相酯化
  • 5.1.1 醇酸比对酯化反应的影响
  • 5.1.2 反应温度对酯化反应的影响
  • 5.1.3 反应时间对酯化反应的影响
  • 5.1.4 催化剂用量对酯化反应的影响
  • 5.1.5 氟相和有机相相比对酯化反应的影响
  • 3-PFC体系盐对酯化反应的影响'>5.1.6 各种RE(OPf)3-PFC体系盐对酯化反应的影响
  • 5.1.7 带有不同配体的稀土催化剂对反应的影响
  • 5.1.8 氟相循环使用次数对反应的影响
  • 5.2 其它酸和醇的酯化反应
  • 3催化酯化反应的机理推测'>5.3 RE(OPf)3催化酯化反应的机理推测
  • 5.4 实验部分
  • 5.5 本章小结
  • 参考文献:
  • 6 氟两相体系中的Friedel-Crafts酰基化反应
  • 6.1 氟两相Friedel-Crafts乙酰基化反应
  • 6.1.1 苯甲醚和乙酸酐的氟两相乙酰化
  • 6.1.1.1 反应温度对乙酰化反应的影响
  • 6.1.1.2 反应时间对乙酰化反应的影响
  • 6.1.1.3 催化剂用量对乙酰化反应的影响
  • 6.1.1.4 氟相与有机相相比对乙酰化反应的影响
  • 3-PFC体系对乙酰化反应的影响'>6.1.1.5 各种RE(OPf)3-PFC体系对乙酰化反应的影响
  • 6.1.1.6 带有不同配体的稀土催化剂对反应的影响
  • 6.1.1.7 氟相循环使用次数对乙酰化反应的影响
  • 6.1.2 其它芳烃和酰化试剂的乙酰化反应
  • 6.1.3 氟两相Friedel-Crafts乙酰基化反应小结
  • 6.2 氟两相Friedel-Crafts苯甲酰化反应
  • 6.2.1 苯甲醚和苯甲酰氯的苯甲酰化反应
  • 6.2.1.1 反应温度对苯甲酰化反应的影响
  • 6.2.1.2 反应时间对苯甲酰化反应的影响
  • 6.2.1.3 催化剂用量对苯甲酰化反应的影响
  • 6.2.1.4 氟相与有机相相比对苯甲酰化反应的影响
  • 3-PFC体系对苯甲酰化反应的影响'>6.2.1.5 各种RE(OPf)3-PFC体系对苯甲酰化反应的影响
  • 6.2.1.6 各种带有不同配体的稀土催化剂对苯甲酰化反应的影响
  • 6.2.1.7 氟相循环使用次数对苯甲酰化反应的影响
  • 6.2.2 其它芳烃和酰化试剂的苯甲酰化反应
  • 6.2.3 氟两相Friedel-Crafts苯甲酰化反应小结
  • 3催化的Friedel-Crafts酰基化反应的机理推测'>6.2.4 Yb(OPf)3催化的Friedel-Crafts酰基化反应的机理推测
  • 6.3 稀土盐-全氟磺酸-氟溶剂体系中的Friedel-Crafts酰化反应
  • 6.3.1 苯和苯甲酰的Friedel-Crafts酰化反应
  • 6.3.1.1 催化剂用量对Friedel-Crafts酰化反应
  • 3-PfOH-PFC体系对Friedel-Crafts酰化反应的影响'>6.3.1.2 各种RE(OPf)3-PfOH-PFC体系对Friedel-Crafts酰化反应的影响
  • 6.3.2 其它芳烃和酰化试剂的酰化反应
  • 6.3.3 稀土盐-全氟磺酸-氟溶剂体系的催化机理
  • 6.4 实验部分
  • 6.4.1 氟两相Friedel-Crafts乙酰化
  • 6.4.2 氟两相Friedel-Crafts苯甲酰化
  • 6.4.3 稀土盐-全氟磺酸-氟溶剂体系中的Friedel-Crafts酰化
  • 6.5 本章小结
  • 参考文献:
  • 7 氟两相体系中的Friedel-Crafts烷基化反应
  • 3催化的氟两相Friedel-Crafts烷基化反应'>7.1 RE(OPf)3催化的氟两相Friedel-Crafts烷基化反应
  • 7.1.1 苯甲醚和苯甲醇氟两相Friedel-Crafts烷基化反应
  • 7.1.1.1 反应温度对烷基化反应的影响
  • 7.1.1.2 反应时间对烷基化反应的影响
  • 7.1.1.3 催化剂用量对烷基化反应的影响
  • 7.1.1.4 氟相与有机相相比对烷基化反应的影响
  • 3-PFC体系对烷基化反应的影响'>7.1.1.5 各种RE(OPf)3-PFC体系对烷基化反应的影响
  • 7.1.1.6 各种带有不同配体的稀土催化剂对烷基化反应的影响
  • 7.1.2 其它芳烃和烷基化试剂的Friedel-Crafts反应
  • 3催化的氟两相Friedel-Crafts烷基化反应小结'>7.1.3 RE(OPf)3催化的氟两相Friedel-Crafts烷基化反应小结
  • 3催化的Friedel-Crafts烷基化机理推测'>7.1.4 RE(OPf)3催化的Friedel-Crafts烷基化机理推测
  • 7.2 稀土盐-全氟磺酸-氟溶剂体系中的Friedel-Crafts烷基化反应
  • 7.2.1 苯和苯甲酰氯的Friedel-Crafts烷基化反应
  • 7.2.1.1 催化剂用量对Friedel-Crafts烷基化反应
  • 3-PfOH-PFC体系对Friedel-Crafts烷基化反应的影响'>7.2.1.2 各种RE(OPf)3-PfOH-PFC体系对Friedel-Crafts烷基化反应的影响
  • 7.2.2 其它芳烃和烷基化试剂的反应
  • 7.2.3 稀土盐-全氟磺酸-氟溶剂体系中的Friedel-Crafts烷基化反应小结
  • 7.3 全氟辛基过渡金属(Ti~Zn)磺酸盐催化氟两相烷基化反应
  • 7.4 实验部分
  • 7.4.1 氟两相Friedel-Crafts烷基化反应
  • 7.4.2 稀土盐-全氟磺酸-氟溶剂体系中的Friedel-Crafts烷基化反应
  • 7.5 本章小结
  • 参考文献:
  • 8 氟两相体系中的缩合反应
  • 8.1 醛和醇的缩合反应
  • 8.1.1 苯甲醛和乙二醇的缩合反应
  • 8.1.2 其它芳香醛和二醇的缩合反应
  • 8.1.3 醛醇缩合反应机理推测
  • 8.2 Aldol缩合(醛和酮)反应
  • 8.2.1 环己酮和苯甲醛的缩合反应
  • 8.2.2 全氟辛基过渡金属(Ti~Zn)磺酸盐催化Aldol缩合(醛和酮)反应
  • 8.2.3 其它酮和醛的Aldol缩合反应
  • 8.2.4 Aldol缩合反应机理推测
  • 8.3 胺和酮的缩合
  • 8.3.1 邻苯二胺和与丙酮的缩合
  • 8.3.2 邻苯二胺和与其它酮的缩合
  • 8.3.3 邻苯二胺和酮缩合反应机理推测
  • 8.4 醛胺酮三组分Mannich反应
  • 8.4.1 Mannich碱的结构分析
  • 8.4.2 醛胺酮三组分Mannich反应机理推测
  • 8.5 实验部分
  • 8.5.1 氟两相体系中醇和醛的缩合反应
  • 8.5.2 氟两相体系中Aldol缩合(醛和酮)反应
  • 8.5.3 氟两相体系中胺和酮的缩合反应
  • 8.5.4 氟两相体系中醛胺酮三组分Mannich反应
  • 8.6 本章小结
  • 参考文献:
  • 9 氟两相体系中的氧化反应
  • 9.1 以硝酸为氧化剂的氧化反应
  • 9.1.1 苯甲醇及其衍生物的氧化
  • 9.1.2 其它醇的氧化
  • 9.1.3 硝酸氧化反应机理的推测
  • 9.2 双氧水为氧化剂的氧化
  • 9.2.1 醇的双氧水氧化
  • 2O2氧化下醇的氧化反应机理推测'>9.2.2 H2O2氧化下醇的氧化反应机理推测
  • 2为氧化剂的氧化反应'>9.3 以O2为氧化剂的氧化反应
  • 9.3.1 苯甲醇的氧化
  • 2催化下O2氧化的机理推测'>9.3.2 Co(OPf)2催化下O2氧化的机理推测
  • 9.4 实验部分
  • 9.4.1 以硝酸为氧化剂的氟两相氧化
  • 9.4.2 以双氧水为氧化剂的氟两相氧化
  • 9.4.3 以氧气为氧化剂的氟两相氧化
  • 9.5 本章小结
  • 参考文献
  • 10 结论
  • 10.1 结论
  • 10.2 本课题创新点
  • 10.3 本课题发展趋势
  • 致谢
  • 作者在博士论文期间所发表的论文
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