許曉春 姜友林
摘要:在有機合成當(dāng)中經(jīng)常需要加氫,然而其方法主要為催化轉(zhuǎn)移加氫法,因為應(yīng)用的氫源而并非氫氣,只是含有部分氫的多原子化學(xué)物質(zhì),使其加氫期間具有安全有效性,對設(shè)備的要求相對較低等相關(guān)優(yōu)勢,特別是在不對稱合成當(dāng)中得以廣泛應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:催化轉(zhuǎn)移加氫;有機合成;應(yīng)用
CTH指的是在有機合成當(dāng)中常見的還原方法。因為反應(yīng)當(dāng)中不會直接應(yīng)用H2,同時大部分在常規(guī)壓力下進行,反應(yīng)溫度相對比較低,對設(shè)備也沒有較高的要求。所以,使反應(yīng)的威脅性明顯降低,具有廣闊的推廣前景。
1反應(yīng)條件
1.1催化劑
其中包括有均相催化劑和多相催化劑,前者的不足主要體現(xiàn)在不易回收,然而優(yōu)點是在手性化合物當(dāng)中的CTH合成當(dāng)中應(yīng)用較為廣泛,其制作條件和程序?qū)Υ呋瘎┑幕钚跃哂蟹e極的影響,同時在還原過程當(dāng)中的攪拌速度和溫度會金屬離子的形狀和尺寸等相關(guān)性能帶來較大的影響。所以,多相催化劑的制備條件非常關(guān)鍵。
1.2反應(yīng)溫度的影響
對于同一種金屬,均相催化劑要比多相催化劑需要更高的溫度來真正實現(xiàn)對氫的轉(zhuǎn)移。因為多相催化的制備的重現(xiàn)性相對比較差,造成其機理的了解相對較少。通常而言,提高溫度會使反應(yīng)速率進一步加快,特別是HCOOH的這一體系,然而副反應(yīng)要給與重視。有的時候提升溫度只是考研將氫給予性的講解速率明顯提高,進而無需要底物的還原速率。
1.3溶劑的影響。
溶劑對多相催化劑的影響類似于其對均相催化劑的影響。在硝基苯、乙酸以及二甲亞砜等作為溶劑的時候則沒有辦法實施。上述均能夠明確反映了溶劑、底物以及供體在催化劑當(dāng)中的競爭作用。所以,在確定最佳的反應(yīng)條件的時候,首選溶劑予以實驗。
2、CTH在有機合成當(dāng)中的應(yīng)用
2.1 加氫
2.1.1 烯烴
對常規(guī)的烯烴能夠采取Pd/C作為催化劑,然而相對應(yīng)的氫給予體能夠使環(huán)己烯、苯甲醇以及已并存,或者應(yīng)用三烷基甲酸胺作氫給予體的。雷尼鎳有的時候醇中稀鍵催化還原的良好催化劑,如,通過異丙醇作為氫給予體,將降冰片當(dāng)中的稀鍵進行還原的時候,收率能夠達到百分之百。
2.1.2 炔烴
采取Pd/C作為催化劑,將催化轉(zhuǎn)移還原能夠?qū)⑵溥€原成為烯烴,然而烯烴還原成為烷烴更加容易,所以,經(jīng)常能夠得到混合產(chǎn)物。另外,其他過渡的金屬改性還能夠在含有其他官能團的時候予以選擇還原。
2.1.3 芳烴
在有機合成當(dāng)中經(jīng)常以催化加氫或者溶解的金屬來將芳香環(huán)進行還原,然而無法選擇性的還原,然而CTH就能夠?qū)崿F(xiàn)這一目的。例如,Pd/C(5%)作為催化劑,甲酸鈉作為氫給予體,能夠?qū)㈤g苯二酚還原成為1,3環(huán)己二酮。
2.1.4 硝基烯烴
在化合物當(dāng)中有雙鍵與硝基共同存在的時候,CTH能夠選擇還原雙鍵,將硝基予以保留。例如,通過Pd作為催化劑,甲酸作氫給予體還原-硝基苯乙烯能夠得到。
2.1.5 芳香硝基化合物
在上個世紀五十年代就有相關(guān)研究人員通過不飽和挺作為氫給予體將其還原成為相對應(yīng)的胺。之后又有肼作為氫給予體和其他金屬作為催化劑,進而實現(xiàn)了這一過程。二硝基芳烴通過催化轉(zhuǎn)移加氫法還原的時候,能夠高收率的得到只還原一個硝基的產(chǎn)物,使催化劑的使用劑量明顯提高,同時可以將反應(yīng)時間明顯縮短,然而催化加氫則真正得到二氨基化合物。
2.2 氫解
2.2.1 C-N鍵
C-N鍵的氫解大部分是應(yīng)用在農(nóng)藥制備反應(yīng)當(dāng)中N-卡基保護基的脫除上。例如,含有烯丙基叔胺的C-N的氫解能夠作用于Pd/C以及三已基甲酸銨,這里為了能夠有效防止雙鍵的遷移,可以采取Pd/Hg作為催化劑。
2.2.2 C-O鍵
脂肪族化合物的C-O鍵的催化轉(zhuǎn)移氫解能夠做作用于部分氨基酸或者農(nóng)藥當(dāng)中的烷氧基碳基保護基的脫除。有的時候為了能夠有效預(yù)防高溫分解,還可以采取更為活撥的氫給予體,進而使反應(yīng)溫度明顯降低。在之后的發(fā)現(xiàn)當(dāng)中以甲酸和甲酸鹽作為氫給予體也能夠在較短的時間當(dāng)中真正實現(xiàn)叔丁氧基的脫除以后,這一方法才被人們所認可,進而又出現(xiàn)采取Pd/C以及次磷酸在室內(nèi)溫度之下實現(xiàn)脫除的研究。
雷尼鎳有的時候也能夠應(yīng)用于C-0鍵氫解的催化劑。例如,苯甲醇以及二苯基甲醇通過其作為催化劑,在異丙醇當(dāng)中回流氫解,前者得到甲苯,同時伴有少量苯,后者則能夠得到高收率的二苯甲烷。除此之外,C-0鍵的轉(zhuǎn)移氫解在O-卡基脫保護以及醇氫解當(dāng)中都有應(yīng)用。根據(jù)研究結(jié)果顯示主要為酚剄基,這個時候能夠作用于各種基團與其形成醚,所采取的R必須有一定的電負性。至于溶劑以及氫給予體之間的關(guān)系,則能夠清晰的發(fā)現(xiàn)采取兩相系統(tǒng)相對比較好,同時能夠適當(dāng)引入相轉(zhuǎn)移催化劑。
3結(jié)語
催化轉(zhuǎn)移加氫法屬于一種較為常見的有機合成方法,在以往一直引起社會以及人們的高度關(guān)注?,F(xiàn)如今,其他國家在這一方面的研究相對較多,我國還尚處在一個較為落后的階段,相信未來一定能取得良好的成績。
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