酰胺羰基化反应及醇参与的缩合反应研究

论文摘要

本论文研究了两个不同的催化反应体系,第一部分为钯催化下的酰胺羰基化反应体系研究,第二部分为固体催化剂作用下醇的气相缩合反应研究。 酰胺羰基化反应是一条新的N-酰基-α-氨基酸合成路线,具有潜在的工业应用价值。酰胺羰基化反应的催化剂通常为钴或钯化合物,其中钯化合物的催化活性高,反应底物适用范围广,反应条件温和等优点,所以近年来的研究以钯系化合物为主。在本论文中,我们先以氯化钯为主催化剂替代更昂贵的溴化钯来进行异戊醛的酰胺羰基化反应,并对各种反应因素的影响进行了讨论,在优化的反应条件下,产物N-乙酰基亮氨酸的分离产率为66.40/。我们还对丙醛、正丁醛、苯甲醛、环己基甲醛等多种底物进行了试验,结果分离得到的目标产物产率在30～90%左右。 由于钯价格昂贵,均相的氯化钯催化剂在反应后回收困难,为此,我们又制备了易回收的负载型Pd/HZSM-5催化剂,并同文献报导的Pd/C催化剂进行了对比。经反应条件优化后,我们发现Pd/HZSM-5催化剂的活性和Pd/C相当,如以异戊醛和环己基甲醛为底物时产物分离产率分别为63.1%和89.7%,而Pd/C为催化剂时两者分离产率分别为65.3%和94.3%。但在催化剂的回收套用方面,Pd/HZSM-5的稳定性要远高于Pd/C,它可以回收套用4次后催化活性保持不变（Pd/C首次回收套用其活性就严重下降）。我们用TEM电镜分析对比这两种催化剂后发现,反应后的Pd/HZSM-5上金属钯粒仍然保持反应前的均匀分散状态,而反应后的Pd/C上金属钯粒发生严重的聚集现象,这是由于ZSM-5载体中的孔状结构与钯粒子的相互作用而避免了钯粒的聚集。这是我们首次报导了在酰胺羰基化反应中可重复利用的负载型钯催化剂。 在现代的药物合成、有机合成等应用中通常需要光学纯的氨基酸及其衍生物,而由酰胺羰基化反应只能得到外消旋的N-酰基氨基酸,为得到光学纯的氨基酸及其衍生物,我们进行了两方面工作:一方面我们把从酰胺羰基化反应中得到的外消旋产物用酶进行水解拆分,结果得到了光学纯度99%以上的（L）-亮氨酸和89%的（D）-N-乙酰基亮氨酸;另一方面我们合成了多种手性配体,并把它们应用于不对称酰胺羰基化反应,但得到的产物手性纯度很低（<10%ee）,

论文目录

• 上篇 钯催化下的酰胺羰基化反应研究
• 第一章 文献综述—酰胺羰基化反应的研究进展
• 1.1 研究背景
• 1.2 酰胺羰基化反应的研究进展
• 1.2.1 钴催化的酰胺羰基化反应
• 1.2.2 钯催化的酰胺羰基化反应
• 1.2.3 其它过渡金属催化的酰胺羰基化反应
• 1.3 本论文研究课题的提出
• 参考文献
• 第二章 氯化钯催化的酰胺羰基化反应
• 2.1 概述
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 主要试剂及仪器
• 2.2.2 实验过程
• 2.2.2.1 酰胺羰基化反应过程
• 2.2.2.2 反应产物的分离
• 2.2.2.3 产物的分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 异戊醛酰胺羰基化反应研究
• 2.3.1.1 反应温度的影响
• 2.3.1.2 助催剂溴化锂用量的影响
• 2.3.1.3 助催剂硫酸用量的影响
• 2.3.1.4 P／Pd摩尔比率的影响
• 2.3.1.5 不同反应介质的影响
• 2.3.2 氯化钯催化下一些醛的酰胺羰基化反应
• 2.4 本章结论
• 参考文献
• 第三章 负载型钯催化剂催化的酰胺羰基化反应
• 3.1 概述
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 主要试剂及仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.2.1 负载型10wt％Pd／HZSM-5催化剂的制备
• 3.2.2.2 酰胺羰基化反应过程
• 3.2.2.3 反应产物的分离
• 3.2.2.4 催化剂的回收利用
• 3.2.2.5 产物的分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 Pd／C催化剂的回收利用
• 3.3.2 Pd／HZSM-5催化的酰胺羰基化反应
• 3.3.2.1 载体HZSM-5的选择
• 3.3.2.2 Pd／HZSM-5催化下酰胺羰基化反应条件的优化
• 3.3.2.3 Pd／HZSM-5催化下一些醛的酰胺羰基化反应
• 3.3.2.4 Pd／HZSM-5（15）在酰胺羰基化反应中回收套用研究
• 3.4 本章结论
• 参考文献
• 第四章 化学酶法制备光学纯氨基酸及其衍生物
• 4.1 概述
• 4.2 研究方法
• 4.2.1 主要试剂及仪器
• 4.2.2 实验过程
• 4.2.2.1 酶促水解法拆分N—乙酰基氨基酸
• 4.2.2.2 水解产物光学纯度的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 酶催化水解拆分N—乙酰基亮氨酸和N—乙酰基缬氨酸
• 4.3.2 酶拆分产物光学纯度的测定结果
• 4.3.2.1 （L）—亮氨酸和（L）—缬氨酸光学纯度的测定结果
• 4.3.2.2 （D）—N—乙酰基氨基酸光学纯度测定结果
• 4.4 本章结论
• 第五章 手性配体的合成及不对称羰基化反应的探索
• 5.1 概述
• 5.2 主要试剂及仪器
• 5.3.手性配体的合成
• 1的合成'>5.3.1 手性配体L₁的合成
• 2的合成'>5.3.2 手性配体L₂的合成
• 3的合成'>5.3.3 手性配体L₃的合成
• 4的合成'>5.3.4 手性配体L₄的合成
• 5.4 手性配体在酰胺羰基化反应中的应用
• 5.5 不对称氢酯化反应的研究
• 5.5.1 苯乙烯的不对称氢酯化
• 5.5.2 N—乙酰基烯胺的不对称氢酯化
• 5.6 本章结论
• 参考文献
• 下篇 醇参与的一些缩合反应研究
• 第六章 醇参与的一些缩合反应研究进展
• 6.1 概述
• 6.2 醇—醇的缩合反应
• 6.2.1 醇—醇缩合生成醇的反应
• 6.2.2 醇—醇缩合生成醛的反应
• 6.2.3 其他的醇—醇缩合反应
• 6.3 醇—酮的缩合反应
• 6.4 醇参与的其它一些缩合反应
• 6.5 本论文研究课题的提出
• 参考文献
• 第七章 气固相条件下乙醇缩合制正丁醇
• 7.1 概述
• 7.2 研究方法
• 7.2.1 主要试剂及仪器
• 7.2.2 催化剂的制备
• 7.2.2.1 浸渍法制备金属负载型的催化剂
• 7.2.2.2 共沉淀法制备复合金属氧化物催化剂
• 2O₃催化剂'>7.2.2.3 共沉淀法制备Cu／MgO-Al₂O₃催化剂
• 7.2.2.4 本实验中所制备的催化剂
• 7.2.3 反应体系的建立及产物分析
• 7.2.3.1 气固相乙醇缩合反应体系的建立
• 7.2.3.2 反应产物的分析
• 7.3 结果与讨论
• 7.3.1 各种催化剂的催化活性评价
• 7.3.2 各种反应条件对乙醇缩合反应的影响
• 7.3.2.1 反应温度对乙醇缩合反应的影响
• 7.3.2.2 进料速度对乙醇缩合反应的影响
• 7.3.2.3 乙醇浓度对缩合反应的影响
• 7.3.3 乙醇缩合反应机理的探讨
• 7.3.4 催化剂的表征
• 7.4.本章结论
• 参考文献
• 第八章 甲醇与丁酮的缩合反应
• 8.1 概述
• 8.2 研究方法
• 8.2.1 主要试剂及仪器
• 8.2.2 催化剂的制备
• 8.2.2.1 MgO催化剂的制备
• 8.2.2.2 Mg／Al复合氧化物催化剂的制备
• 2O₃为载体的催化剂制备'>8.2.2.3 γ—Al₂O₃为载体的催化剂制备
• 8.2.2.4 以水滑石为前驱体制备的Mg／Al复合氧化物
• 8.2.3 催化剂的表征
• 8.2.4 反应体系的建立及产物分析
• 8.2.4.1 气固相反应装置的建立
• 8.2.4.2 反应产物的分析
• 8.3 结果与讨论
• 8.3.1 各种催化剂的催化活性评价
• 8.3.2 一些反应条件对缩合反应的影响
• 8.3.2.1 反应温度对缩合反应的影响
• 8.3.2.2 反应原料配比对缩合反应结果的影响
• 8.3.2.3 反应原料流速对缩合反应的影响
• 8.3.3 缩合反应机理的探讨
• 8.3.4 其它的醇—酮缩合反应
• 8.4 本章结论
• 参考文献
• 附图
• 本论文的主要创新点
• 攻读博士学位期间获得的主要成果
• 致谢