水做溶剂的多组分反应

本科毕业论文

题目：水做溶剂的多组分反应

学院：化学与环境工程学院

班级： 09级化学6班

姓名：弓瑞军

指导教师：王科伟职称：讲师

完成日期： 2013 年 06 月 05 日

水做溶剂的多组分反应

摘要：简单而绿色的合成过程已经成为有机合成中的一个重要目标。组合多组分反应（MCRs）和非常规溶剂已成为一个新的研究方向， MCRs 反应和绿色溶剂使有机合成向着理想的方向发展。这篇论文总结了最近在非传统媒质水中获得的 MCRs反应的结果。绿色化学对化学研究影响巨大，强调使用更为绿色的反应条件是当前有机合成的一大趋势。充分探讨水做溶剂对有机反应的影响和作用。开发水在化学领域的巨大潜能，让有机合成向多组分一锅反应发展。

关键字：多组分反应（MCRs）；绿色化学；催化剂；中间体；溶剂

目录

1 引言 (4)

1.1 一锅法MCRs反应 (4)

1.2 水作溶剂的MCRs (4)

1.3 水中基于缩合反应的MCRS (5)

2 实验部分 (5)

2.1 主要仪器与试剂 (6)

2.1.1 主要仪器 (6)

2.1.2 主要药品与试剂 (6)

2.2.1 方案1：乙酰丙酮，甲醛和α-甲基苯乙烯在水中的三组分反应 (6)

2.2.2 方案2：吲哚，醛，丙二腈在水中的三组分反应 (8)

2.2.3 方案3：芳香醛，丙二腈和6 - 氨基-4 - 羟基-2 - 巯基等在水中的三组分反应 (10)

2.2.4 方案4：1 - 萘酚，丙二腈和苯甲醛的三组分反应 (11)

2.2.5 方案5：苯甲醛，乙酰乙酸乙酯和盐酸羟胺的三组分反应 (12)

2.2.6 方案6：水合肼，乙酰乙酸乙酯，水杨醛和丙二腈的四组分反应. 13 2.2.7 方案7：甲基酮，胺，和丙二腈在水中的伪五组分反应 (14)

2.2.8 方案8：苯肼，3 - 氨基巴豆腈，芳族醛和2 - 羟基萘1,4 - 二酮在水中的四组分反应 (15)

3 结果与讨论 (16)

参考文献 (16)

致谢 (17)

1引言

1.1一锅法MCRs反应

常规多步合成一个复杂的分子一般涉及大量的综合操作，每步合成都包括提取和纯净化过程。这将不但影响合成效率而且也会有大量的废物产生。多组分反应（MCRs）定义为一锅反应，指至少有三种不同的反应物在锅内通过共价键结合在一起，它在有机合成中非常重要。MCRs 允许一步操作中含有几种键的反应，并且具有显著的优势如操作简单、简易自动化，减少检查、萃取和纯净化操作的次数，因而减少了废物的生成，即实现绿色化。一锅反应MCRs 往往缩短反应时间，比多步合成有更高的总体化学收益，因此可以减少使用能源和人力[1]。新 MCRs 反应与绿色过程的设计拥有极大的吸引力，特别是在有机合成、药物发明和材料科学领域。此外，改善已知的 MCRs 反应也是当前有机的热门。

按照传统方法，在某些典型反应过程中挥发性有机溶剂量总计超过质量利用的80%，而且回收利用率较低，这对环境造成了严重的污染。为了消除反应过程中的有机溶剂，绿色化学的一个重要方面就是有关消除使用挥发性溶剂或用无挥发性、无毒且廉价的绿色溶剂替代[2]。就这点而言，发展绿色溶剂是最佳解决方案。但是，如果溶剂是反应过程的决定因素时，我们就应该选择对健康和环境无害或伤害较小的溶剂。

在有机反应中使用非常规的绿色溶剂提高了反应的绿色和可持续性程度，并且通过稳定催化剂提高了合成的效率，改变了反应的选择性，有些甚至使产物易于分离。特别是，非常规溶剂表现出帮助MCRs 发展。许多新的一锅反应MCRs 已经通过用革新的溶剂替代了传统的有机溶剂。

1.2水作溶剂的MCRs

作为一种反应媒介，水符合当前环保化学的所有严厉要求，因此发展合成反应在水中进行是一个热门。近来化学文献的许多例子表明在水和有机试剂的接界面上进行的反应不但更加快速而且还表现出新的活性和选择性。考虑到水在不同有机反应中的明显加速作用，近来已经有人研究了有机物-水接界面的固有性质，研究结果表明在邻近含有反应物油滴的水表面有多达25%的O–H键不参与形成

氢键。这些未结合的羟基基团与有机底物的相互作用，更重要的是，与过渡态的相互作用，使活化能降低，效率增强。水面上羟基基团的不断更新与重组使水对疏水性物质有机反应有强大的催化功能。除了这种氢键作用，还有两个其他的作用，常常被采纳来解释所观察到的水溶剂的重要表现。（i）与反应中疏水性反应物相比，该疏水性效果将导致较高的负激活体积和活化配合物的进一步稳定。ii）由极性效应，水的高极性导致比初始态更极性的过渡态，所以反应速度可以加快。然而，直到现在，水在有机反应中的确切作用仍不清楚[3]。因此，在一个反应中，水的影响的确切性质，不能仅归因于一个单一的作用，而是几个影响因素的叠加。

因为在水中完成MCRs反应结合了多组分反应合成效率高和污染小的优点，这将导致反应接近理想的合成反应。该主题是绿色化学非常重要的一个挑战。事实上，许多不能在传统有机溶剂中得到的独特的MCRs已经得到发展。

1.3水中基于缩合反应的MCRS

碱催化的醛与1,3 - 二羰基化合物的缩合反应（Knoevenagel反应）被广泛用于合成各种多官能团有机化合物。因为Knoevenagel反应的产物在合适的试剂存在下可以很容易地转换到更为复杂的分子中，许多基于Knoevenagel反应的MCRS已经得到发展。重要的是，因为缩合反应在含水兼容性环境中可以进行，它经常被参与开发在水中的MCRS[4]。应当指出的是，基于Knoevenagel反应的MCRs与起始反应物反应性密切相关。在含水介质中，由于反应性高以下三个反应往往被采纳：(i)1,3 - 二羰基化合物和甲醛之间的Knoevenagel反应;（ⅱ）芳香醛与丙二腈或氰酯之间的Knoevenagel反应;(iii)靛红与丙二腈之间的Knoevenagel反应。为了达到结构多样性的最高程度，基于Knoevenagel反应的MCRS通常结合了许多复杂的反应，如分子间或分子内的Diels-Alder反应，迈克尔反应，和杂环化合物的形成。

2.实验部分