琚宛珍 楊淑清(浙江海洋學(xué)院, 浙江 舟山 316022)
Salen配合物的合成及其催化性能研究
琚宛珍 楊淑清(浙江海洋學(xué)院, 浙江 舟山 316022)
苯偶酰是人們在生活中重要的藥物中間體和有機試劑,通過氧化安息香進行合成,傳統(tǒng)的氧化合成方法不符合綠色環(huán)保的理念。于是尋找一種高效、高選擇性且綠色環(huán)保的催化劑呼之欲出。Salen金屬配合物在催化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,該配合物對安息香氧化的催化效果很好,氧化劑為空氣,簡化反應(yīng)裝置,方便操作,而且減少了投入成本,達到潔凈生產(chǎn),符合綠色化學(xué)的要求。Salen金屬配合物在近幾十年中受到了廣泛的研究和應(yīng)用。苯偶酰是人們在生活中重要的藥物中間體和有機試劑,通過氧化安息香進行合成,傳統(tǒng)的氧化合成方法不符合綠色環(huán)保的理念。于是尋找一種高效、高選擇性且綠色環(huán)保的催化劑呼之欲出。Salen金屬配合物在催化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,該配合物對安息香氧化的催化效果很好,氧化劑為空氣,簡化反應(yīng)裝置,方便操作,而且減少了投入成本,達到潔凈生產(chǎn),符合綠色化學(xué)的要求。Salen金屬配合物在近幾十年中受到了廣泛的研究和應(yīng)用。
苯偶酰;Salen配合物;催化氧化
苯偶酰,又名1,2-二苯基乙二酮,是一種黃色棱形結(jié)晶粉末,可以作為有機合成中間體、殺蟲劑、光敏膠和光固化涂料的光固化劑及醫(yī)藥中間體等。將高活性基團引入苯偶酰的分子中,其衍生物的應(yīng)用價值可以有較大幅度的增加。
苯偶酰通過氧化反應(yīng)制備,由于傳統(tǒng)的氧化合成方法不符合綠色環(huán)保的理念和氧化過程對環(huán)境有危害,人們嘗試采用各類無害的氧化劑比如氧氣、臭氧等替代傳統(tǒng)的氧化劑。但氧化性不強的缺點制約著這些無害氧化劑的應(yīng)用。所以,選擇一種廉價高效、高選擇性的催化劑已迫在眉睫。
苯偶酰常用安息香氧化合成。鉻酸鹽氧化法是以苯偶姻和環(huán)己烷為原材料,攪拌下加入氯鉻酸甲銨/硅膠氧化劑制備出苯偶酰。但此方法存在反應(yīng)時間長,鉻污染等不足;硝酸法是以苯甲醛為原料,經(jīng)過自身縮合、氧化、硝化得到苯偶酰。此方法得到產(chǎn)物純度較高,但該反應(yīng)較為劇烈,會釋放出大量氮氧化物污染環(huán)境,并且有大量廢酸產(chǎn)生,容易腐蝕設(shè)備,且不易回收;高錳酸鹽氧化法是利用高錳酸鹽的氧化性制備出苯偶酰。此方法反應(yīng)相對劇烈,難以控制,得到的副產(chǎn)物較多;硫酸銅氧化法是用CuSO4·5H2O作催化劑,進行氧化制備苯偶酰,減少了污染,且產(chǎn)率略有提高。但該反應(yīng)操作復(fù)雜,后期提純相對困難,對環(huán)境影響較大,增加了生產(chǎn)成本;硫酸鐵銨氧化法利用鐵銨礬(即十二水合硫酸鐵銨)作氧化劑氧化安息香也能得到苯偶酰。
人們一直沒有放棄對新型的催化氧化方法的研究。安息香縮合反應(yīng)機理由Lapworth提出,人們認為該反應(yīng)合成α-羥基酮非常有效,但其使用劇毒的氰化鉀或氰化鈉為催化劑,污染環(huán)境問題非常嚴重,這給它的發(fā)展造成了巨大的制約,所以,我們必須尋找高效的安息香縮合反應(yīng)催化劑。
在近20年內(nèi),由于室溫離子液體有著蒸氣壓較低、綠色環(huán)保、對有機化合物具有良好的溶解性、催化效率高以及容易分離等優(yōu)點在有機合成領(lǐng)域中獲得密切的關(guān)注。趙三虎等[1]利用咪唑類離子液體催化的安息香縮合反應(yīng),取得較好的效果。隨著社會的進步,人們的環(huán)保意識越來越強。本著綠色環(huán)保的理念,探索發(fā)現(xiàn)合成苯偶酰的新路徑。近10年來人們對salen配合物的關(guān)注日益密切,在催化醇和烯烴的綠色催化氧化中得到了大量的應(yīng)用。此外,salen配合物以氧、氮原子進行配位,與廣泛生物的配位特點相似,且具有制備方法相對簡單、結(jié)構(gòu)易修飾、選擇性好等優(yōu)點,引起了廣大化學(xué)工作者的興趣。
安息香氧化而得的苯偶酰是重要的醫(yī)藥中間體及有機合成試劑,salen金屬配體能有效的催化該反應(yīng)。但沒有得到廣泛的應(yīng)用,用于安息香的氧化尚鮮見報道。袁淑軍[2]等人通過將Cu(salen)配合物以共價鍵固載于D301樹脂上的過程分步形成季胺鹽,用正交設(shè)計的方法探討配合物對催化安息香與空氣氧化反應(yīng)的性能及其影響因素,并檢驗了催化劑的回收和使用性能,該合成工藝簡單明了,易于掌握,并且可以高效地催化該氧化反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物易于清理、催化劑可重復(fù)利用;丁成[3]等人通過采用了雙水楊醛縮乙二胺合金屬配合物[M(Salen)](M= Co,Cu,Zn)作為催化劑,以空氣為氧化劑合成苯偶酰的辦法,研究了催化劑的循環(huán)使用。Salen催化劑催化安息香有著良好的作用,氧化劑為空氣,降低了原料的采購成本,簡化反應(yīng)裝置,方便操作,催化劑經(jīng)處理后,可循環(huán)使用,水為最終的排放物,該反應(yīng)實現(xiàn)了廢物零排放,可以達到環(huán)境友好型的生產(chǎn)。袁淑軍,方海林[4]等人用正交測試法研究了安息香的氧化反應(yīng)中Cu(Salen)配合物產(chǎn)生的催化作用。結(jié)果證明該配合物有著較易獲得、高效催化、高選擇性、產(chǎn)物分離便利等優(yōu)點??偠灾?,Salen配合物廣泛應(yīng)用催化領(lǐng)域?qū)?jié)省更多的資源,能更好地促進化學(xué)工業(yè)以及社會經(jīng)濟的發(fā)展。
苯偶酰在人們生活生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用,其生產(chǎn)制備受到廣大學(xué)者的關(guān)注。Salen金屬配合物是一種良好的催化劑,對安息香氧化有較好的催化效果,利用空氣作為氧化劑,反應(yīng)裝置簡單,反應(yīng)后處理方便,催化效率高,符合綠色化學(xué)的要求。所以,研究salen配合物的合成及其催化性能是非常有意義的。
[1]趙三虎,?;鄯?,李艷霞,等.咪唑類離子液體催化的安息香縮合反應(yīng)[J].有機化學(xué),2010,30(6):912-917.
[2]袁淑軍,蔡春,呂春緒.樹脂固載Cu(salen)催化氧化安息香[J].精細化工,2003,03:163-165.
[3]丁成,倪金平,唐榮,馬狄,強根榮.安息香的綠色催化氧化研究[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,05:542-544.
[4]袁淑軍,方海林,呂春緒.雙水楊醛縮乙二胺合 銅[Cu(Salen)]/O_2催 化 氧 化 安 息 香[J].化 學(xué) 世界,2004,05:233-234.