电化学交叉脱氢C-N缩合反应和还原去官能团化反应研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shangxiao15
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
为了降低化工生产过程对人类赖以生存的自然环境的不良影响,开发绿色可持续的有机合成工艺已成为当下有机化学界的一大研究热点。使用电子作为一种“纯粹的氧化还原试剂”,有机电化学合成正在寻求绿色化工技术的大环境下重新兴起。对于具有多种生物活性和用途的N-磺酰基脒单元的碳-氮双键的构筑,以及在实际有机合成中应用广泛的各类官能团的选择性还原反应,传统合成方法时常要求较为苛刻的反应条件,反应体系及操作复杂,使用对环境和操作人员不友好的试剂,并且常伴有原子经济性低下等缺陷。相对地,有机电化学反应通常条件温和,而且具有低能耗、少添加、低污染等诸多优点。本文即是基于有机电化学合成的这些优势,进一步探索试剂成本更低廉、反应体系更简单、实验操作更简便的合成方法,对电化学条件下交叉脱氢C-N缩合以及选择性还原去官能团化反应展开研究。利用16 mA/cm2的恒定电流作为脱氢驱动力,2.0当量的四丁基碘化铵作为电解质,使用双铂片电极电解,在室温条件下实现了25种取代基团各异的一级磺酰胺和10种三级烷基胺之间的N-甲基选择性交叉脱氢缩合(CDC)反应,目标产物的分离收率最高可达96%,为一系列用途多样的N-磺酰基脒类化合物的构建提供了直接、高效的合成方法。成功实现了3组底物的克级反应,缩合产物收率89%-93%。通过循环伏安法以及对照实验对反应机理进行研究,证明了该反应由电解质中碘离子的电化学氧化得到的活性碘物质所促进,并且通过计算化学手段发现了一类作为反应的关键中间体的N-碘鎓离子,验证了脱氢缩合反应所具有的高度N-甲基选择性。采用10 mA/cm2恒定电流电解,使用廉价易得且安全低毒的氯化铵作为唯一添加剂,在体积比为4:1的二甲基亚砜/甲醇体系中使用双铂片电极实现了34类取代基团各异的α,β-不饱和酮的电化学1,4-选择性还原加氢反应,目标饱和烷基酮产物收率52%-92%。该转化无需额外添加还原试剂,在室温及空气气氛下即可进行,操作简便且能耗低,相比其他加氢方法优势显著。通过同时放大电极面积与电流大小,以11.1 mA/cm2的电流密度实现了模板底物查尔酮的克级反应,产物收率79%。氘代实验和对照实验证实了反应中氢的来源为氯化铵和溶剂之一的甲醇,而另一溶剂二甲基亚砜则在阳极作为牺牲还原剂。开发了一类电化学还原体系,使用廉价易得的三乙胺作为阳极牺牲还原剂,体积比1:1的二甲基亚砜/乙醇(方法A)或二甲基亚砜(方法B)作为反应溶剂,采用双铂片电极,在室温及空气气氛下以8-24 mA/cm2的恒定电流实现了共计51种卤代化合物的脱卤加氢以及29种取代化合物的去官能团化反应,还原产物收率最高可达98%。其中,方法A和B在还原能力和选择性上具有显著的差异,仅通过改变反应溶剂即可轻松切换两种方法。该还原体系的普适性非常广泛,底物适用范围包括但不限于:各类结构和电子效应的卤代化合物,磺酰基或酰基保护的二级芳香胺、酚、醇,非富电子的芳香氰化物,以及N-苄基取代的唑类药物分子等,且可增大反应规模至克级。氘代实验确定了两类方法中加的氢均主要来自于反应溶剂,而机理则主要为质子性加氢。
其他文献
运用文献资料、归纳演绎等方法 ,对体育产业与文旅产业融合发展机制、模式及路径进行研究。融合发展机制:要素渗透机制、资源共享机制、功能互补机制、规制创新机制;融合发展模式:产业一体化、产业重组、产业延伸、产业渗透。融合发展路径:资源禀赋融合,体育支撑、文化铸魂、旅游落地;产品服务融合,中央厨房、统一采集、多品输出;市场客群融合,盘活存量、创新转化、释放潜能;企业主体融合,公私盘活、特色发展、合作共赢
钠离子电池由于钠资源丰富,具有成本低廉等优势,是锂离子电池的可靠替代品。然而钠离子的半径大于锂离子,使其电池体系在电极材料的结构和电化学动力学上具有更高的要求。红磷单质具有已知最高的理论比容量,但是导电性差且循环过程中体积变化巨大。引入过渡金属与红磷单质复合,制得的过渡金属磷化物具有理论比容量较高、导电性较好等优点,受到研究人员广泛的关注。本论文采用液相法、水热法分别制备不同结构的前驱体,经高温磷
传统碳纤维的微观结构为多层石墨结构,这导致其理论最大强度存在一定的局限性,而近年来对高强纤维的需求正在飞速增长,传统的碳纤维很难满足未来工业、国防的需求,因此,为了突破传统碳纤维力学性能的天花板,本文利用分子动力学数值模拟方法以及分子结构力学理论多尺度探究了由具有超高理论强度的碳链以及碳纳米管构成的纤维结构的力学性能及其增强机理,并基于理论结果,采用实验方法制备了超强碳纳米管纤维。本文基于两种不同
信息物理系统融合并发展了现有的通信、无线网络、分布式、人工智能等技术,构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素的相互映射、适时交互、高效协同,成为集计算、通信与控制于一体的新一代智能系统。作为智能制造的核心,信息物理系统的发展已受到世界各国的重视,如“美国竞争力计划”,欧盟的“ARTEMIS”项目等。我们党和政府也高度重视信息物理系统的发展。党的十九大报告和2018年两会精神均强调要
亚磺酸衍生物是一类性质稳定、廉价易得、制备方便的含硫前体化合物,通常被用来构建具有多种活性的有机硫化物,是合成含硫化合物的重要硫化试剂。近年来,由于含硫化合物在医药、生物和化学等领域的重要作用,亚磺酸衍生物作为重要硫化试剂受到科研工作者越来越多的关注,被广泛应用于硫醚、亚砜、砜以及亚磺酸酯等含硫有机化合物的合成中。近年来,随着绿色可持续观念的提出,如何开发出更为温和、高效的反应条件来对目标化合物进
新一代大空域、跨速域飞行器具有大尺寸、高精度、轻量化的特点,这要求作为主承力结构的复合材料加筋壳体在湿热条件下具有高尺寸稳定性。改善树脂基体的耐湿热能力和降低成型过程中的残余应力是提高复合材料结构件耐湿热性能的有效方法。本文将吸水率低的氰酸酯树脂基复合材料与耐湿热性的双马来酰亚胺(双马)树脂基复合材料组合使用,通过共固化技术整体设计并制备了外径Φ500mm、高500 mm的复合材料加筋壳体。构建了
空天通信作为新一代无线通信技术和航天科技前沿领域的结合,其发展呈现卫星容量宽带化、高中低轨网络化、星地网络异构融合化的趋势。而随着高通量空天通信的发展,信息传输面临环境衰减加剧、链路动态时变、业务场景复杂多样等难点。信道编码技术是通信系统的关键底层技术,需对高通量空天通信全过程的信息传输可靠性提供支撑。但在空天通信特性约束下,传统的编码技术途径对高通量空天通信的适用性不足,对大衰减、快时变链路下的
长期以来,对于热辐射的理解依赖于普朗克理论,根据经典的普朗克黑体辐射定律,两个不同温度的黑体之间的辐射热流具有一个最大值。然而,随着热辐射理论的完善与发展,有研究发现,在一些特殊情况下,当物体间距与热辐射峰值波长相当甚至更小时,以传输波为主导的经典热辐射理论不再适用,倏逝波成为了辐射换热的主角,使得辐射换热量远超黑体辐射极限几个数量级,此类辐射换热现象被称为“近场辐射换热”。由于常温条件下物体发射
中国作为农业大国,每年在生产大量粮食的同时也会产生大量的农副产品秸秆作物,而秸秆的焚烧和堆积均会对环境造成危害。如果将玉米秸秆制作成纤维应用到沥青路面中,不但能够缓解秸秆作物对环境的污染,还能起到变废为宝、节约有限资源的作用,具有较大的环境与经济价值。但是目前如何将玉米秸秆制作成符合沥青路面要求的纤维材料还处于不同程度的研究阶段,同时对于沥青路用玉米秸秆纤维没有相应的技术标准。为此,本文将提出一种
钙钛矿太阳能电池(PSCs)在过去十年中取得了前所未有的进展,其效率已经从最初的3.8%提高到25.5%。Spiro-OMe TAD是目前高性能PSCs最常用的空穴材料,但是存在只有被充分氧化才能发挥出优异电化学性能的缺点。另外,常规添加剂Li-TFSI和TBP还会引入孔洞、离子迁移等问题,造成PSCs性能下降,稳定性降低。为了促进PSCs的商业化应用,需要开发合适的空穴添加剂或者替代物来提升PS