论文部分内容阅读
还原芳硝基化合物是制备芳胺的主要方法,其中催化转移氢化法具有环境友好、反应条件温和、操作简便、收率高等优点,因而近年来备受人们关注。而非均相催化剂由于易回收循环使用,在催化氢转移还原反应中使用较多。本论文正是在这样的背景下研究了非均相催化转移氢化法还原芳香族硝基化合物及其还原机理,具体的研究内容及主要结论分为如下三个方面：(1)对Pd/C-HCO2NH4体系催化转移氢化还原4-硝基苯甲酸酯类化合物的反应进行了两方面的研究：(a)以4-硝基苯甲酸乙酯为硝基底物模型,考察了溶剂、催化剂用量和氢供体对反应的影响后,确定最佳反应条件为：Pd/C (5.0mg/mmol), EtOH (2.5mL/mmol), HCO2NH4(3.6eq),常压室温下反应。并且将该反应在实验室放大至60mmol后,产品质量和产率仍优异。该还原体系还可将多种4-硝基苯甲酸烷基酯还原：直链烷烃酯所需Pd/C(5.0mg/mmol),反应1-2h,收率在98%以上；支链烷烃酯所需Pd/C (10.0mg/mmol),反应1-6h,收率96%-98%。(b)以4-硝基苯甲酸苯酯为硝基底物模型,考察了添加剂无水MgSO4、催化剂用量和反应温度对反应的影响,优化后的反应条件为：Pd/C (15.0mg/mmol), EtOH (2.5mL/mmol), HCO2NH4(3.6eq),常压室温下反应。最后考察了该还原条件的适用范围,实验表明：4-硝基苯甲酸芳酯和类苄酯均可被还原,反应3-10h,收率为50%-95%。(2)研究了Pd/C-HCO2NH4体系的还原机理。以4-硝基苯甲酸乙酯为模型硝基化合物,研究了中间体化合物在该还原体系中的直接还原产物。实验中HPLC-MS监测结果表明硝基化合物首先被还原成亚硝基中间体,而亚硝基的转化路径有三条：(a)亚硝基直接被还原成羟胺,羟胺再进一步还原成芳胺。(b)在碱性条件下,亚硝基先自身缩合生成氧化偶氮化合物,再进一步还原成偶氮、氢化偶氮中间体,最终被还原成芳胺。(c)亚硝基与羟胺交叉缩合也可生成氧化偶氮中间体,但亚硝基与芳胺不能发生交叉缩合得到偶氮中间体。另外,氢化偶氮在该还原体系中发生的是歧化反应,产物为氧化偶氮和芳胺。(3) FeO(OH)-N2H4·H2O体系选择性单还原4-取代基-2,6-二硝基苯酚的反应研究。以4-氯-2,6-二硝基苯酚为硝基底物模型,考察了溶剂、铁催化剂种类和用量、N2H4·H2O用量和温度对反应的影响,确定了反应最佳条件：FeO(OH)(1.0mol%), N2H4·H2O (1.6eq), EtOAc (2mL/mmol),80℃下反应6h,目标产物收率高达99%。以此为还原条件,考察了FeO(OH)-N2H4·H2O体系选择性单还原4-(卤素或烷基)-2,6-二硝基苯酚的普适性,目标单还原产物收率为88%-94%。