金属酞菁催化杂环化合物的绿色合成研究

论文摘要

酞菁及其衍生物因其具有良好的光电性能以及化学稳定性、热稳定性、光稳定性,长期以来受到研究人员的广泛关注。酞菁已经在染料、光动力疗法、气敏材料、有机光伏材料、非线性光学元件和电池催化剂等领域中得到广泛应用。金属酞菁因其易于合成,容易进行化学修饰、高化学稳定性、结构与氧化酶相似、对光敏感、环境友好,近年来作为非均相催化剂被广泛研究。此外,未经特殊修饰的金属酞菁不溶于水及普通有机溶剂,容易从反应体系中分离。因此,金属酞菁可作为氧化反应、还原反应、还原脱卤、环氧化反应、氮杂环丙烷化、环丙化反应、炔丙基化、硅腈化、重排反应、D-A反应等的催化剂。邻苯二甲酸酐或4-硝基邻苯二甲酸酐、尿素、金属氯代物,在钼酸铵催化下,以固相加热-微波法制备了一系列金属酞菁和四硝基金属酞菁,并在硫酸中将金属酞菁负载在活性碳上。四硝基金属酞菁光降解罗丹明B实验结果表明,酞菁衍生物具有光降解活性：四硝基酞菁镍（Ⅱ）>四硝基酞菁铁（Ⅲ）>四硝基酞菁锌（Ⅱ）>四硝基酞菁钴（Ⅱ）>四硝基酞菁锰（Ⅱ）>四硝基酞菁铜（Ⅱ）。四硝基酞菁铁（Ⅲ）@活性炭分解H202的实验结果表明,负载量为40%时催化活性最高。3,4-二烷氧基噻吩具有富电子属性,其聚合物能隙较窄,作为有机半导体材料的研究受到很大关注。以酞菁铜（Ⅱ）为催化剂,2,5-二羧酸-3,4-二烷氧基噻吩在水相中脱羧,以较高的产率和纯度制得3,4-二烷氧基噻吩,避免了有机极性溶剂的使用,催化剂重复使用8次仍表现出优异的催化性能。另外,通过简易的水蒸气蒸馏法即可分离出产物。该法具有环境友好、操作简易和反应时间短等优点,是一种制备3,4-二烷氧基噻吩的绿色方法。苯并咪唑是一种重要的药物化学结构单元,其衍生物对多种病毒表现出很好的生物活性。硝基酞菁铁@活性炭为催化剂,常温下,空气气氛中,用95%乙醇做溶剂,邻苯二胺与醛缩合氧化成2-取代苯并咪唑。硝基酞菁铁@活性炭作为催化剂制备苯并咪唑的方法具有高化学选择性、反应条件温和、反应时间短和易于纯化等优点。Hantzsch1,4-二氢吡啶衍生物是一种有效的钙离子拮抗剂,能够作为心血管类药物药物,其通过氧化芳构化代谢为相应的吡啶衍生物。在乙醇-水体系中,乙酰乙酸乙酯、醛和醋酸铵多组分反应合成1,4-二氢吡啶。并在四硝基酞菁铁（Ⅲ）的催化下,双氧水为氧化剂,乙醇中常温下进行芳构化,以很好的化学选择性得到相应的吡啶衍生物。咪唑衍生物具有良好的生物活性,是构建天然产物和合成药物不可或缺的活性结构单元。95%乙醇中,以四硝基酞菁铁（Ⅲ）为可回收催化剂,联苯酰、醛和醋酸铵多组分反应以较高的产率合成2,4,5-三取代咪唑,或者联苯酰、醛、醋酸铵和苯胺多组分反应合成1,2,4,5-四取代咪唑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一部分 绪论
• 1 绿色化学
• 1.1 绿色化学的概念
• 1.2 绿色化学的“十二条原则”
• 1.3 绿色化学研究进展
• 2 金属酞菁化合物
• 2.1 酞菁的发现
• 2.2 酞菁的结构
• 2.3 酞菁的性质
• 2.4 酞菁的应用
• 3 金属酞菁催化的有机化学反应
• 3.1 金属酞菁催化的氧化反应
• 3.2 金属酞菁催化的还原反应
• 3.3 金属酞菁催化的其它有机化学反应
• 3.4 负载金属酞菁催化的有机化学反应
• 4 本文的工作
• 参考文献
• 第二部分 金属酞菁催化剂的制备
• 1 引言
• 1.1 酞菁的制备方法
• 1.2 酞菁的负载方法
• 2 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 合成与表征
• 2.2.1 金属酞菁的制备
• 2.2.2 负载金属酞菁的制备
• 2.2.3 金属酞菁的性质
• 3 结果与讨论
• 3.1 化合物表征
• 3.2 金属酞菁的制备
• 3.3 金属酞菁的负载
• 3.4 四硝基金属酞菁光降解罗丹明B的活性
• 2O₂活性'>3.5 四硝基酞菁铁（Ⅲ）@活性炭的分解H₂O₂活性
• 4 小结
• 参考文献
• 第三部分 酞菁铜（Ⅱ）催化脱羧合成3,4-二烷氧基噻吩
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 合成与表征
• 2.2.1 2,5-二羧酸二乙酯-3,4-二烷氧基噻吩的制备
• 2.2.2 2,5-二羧酸-3,4-二烷氧基噻吩的制备
• 2.2.3 3,4-二烷氧基噻吩的制备
• 3 结果与讨论
• 3.1 化合物表征
• 3.2 反应体系的选择
• 3.3 催化剂的选择
• 3.4 后处理方法
• 3.5 催化剂的回收套用
• 3.6 底物普适性实验
• 4 小结
• 参考文献
• 第四部分 酞菁铁（Ⅲ）催化合成2-取代苯并咪唑
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 合成与表征
• 3 结果与讨论
• 3.1 化合物表征
• 3.2 反应条件的优化
• 3.3 催化剂的选择
• 3.4 催化剂的回收套用
• 3.5 底物的普适性
• 3.6 反应机理
• 4 小结
• 参考文献
• 第五部分 酞菁铁（Ⅲ）催化1,4-二氢吡啶衍生物的芳构化
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 合成与表征
• 2.2.1 Hantzsch酯1,4-二氢吡啶的合成
• 2.2.2 芳构化
• 3 结果与讨论
• 3.1 化合物表征
• 3.2 Hantzsch酯1,4-二氢吡啶的合成
• 3.3 反应条件的优化
• 3.4 催化剂的选择
• 3.5 催化剂的回收套用
• 3.6 底物普适性与化学选择性
• 4 小结
• 参考文献
• 第六部分 酞菁铁（Ⅲ）催化多组分反应合成多取代咪唑
• 1 引言
• 2 实验部分
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 合成与表征
• 2.2.1 三取代咪唑的合成
• 2.2.2 四取代咪唑的合成
• 3 结果与讨论
• 3.1 化合物表征
• 3.2 催化剂的选择
• 3.3 底物的普适性
• 3.4 催化剂的回收套用
• 4 小结
• 参考文献
• 结论
• 附图
• 攻读博士学位期间取得的学术成果
• 致谢