亞啶和異硫氰酸酯的(3+2)環(huán)加成非均相催化合成研究.pdf

1、在精細化工生產中，用環(huán)境友好的非均相催化劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)的均相催化劑是當前的研究熱點領域之一。與傳統(tǒng)均相催化劑相比，非均相催化劑具有產物易分離，催化劑一般可重復使用，后處理三廢量少，對環(huán)境影響小等優(yōu)點。
　　氮雜環(huán)丙烷（又稱亞啶）是一類應用廣泛的三元含氮雜環(huán)，其環(huán)張力較大，可以進行開環(huán)、加成等反應。在路易斯酸作用下，亞啶可以與異硫氰酸酯發(fā)生（3+2）環(huán)化反應生成2-亞胺噻唑烷類五元雜環(huán)化合物，這類化合物具有廣泛的應用價值。本論文研究了非

2、均相酸催化亞啶和異硫氰酸酯的（3+2）環(huán)加成反應。具體研究內容和結果如下：
　　第一部分，研究了金屬交換的雜多酸鹽作為非均相酸催化劑催化亞啶和異硫氰酸酯的（3+2）環(huán)化反應。首先將磷鎢酸（HPW）與Zn2+，Fe3+，Ag+，Sc3+，Cu2+，Bi3+，Cs+等金屬陽離子（M）進行濕法交換，直接制備了各種金屬磷鎢酸鹽（MPW）催化劑，然后考察了這些MPW對2-苯基亞啶與苯基異硫氰酸酯的環(huán)化反應的催化活性。實驗結果表明，MPW的催

3、化活性受底物2-苯基亞啶N上取代基的類型和MPW的金屬種類影響較大。其中ScPW對N-烷基取代的2-苯基亞啶與苯基異硫氰酸酯的反應顯示出最佳的催化效果，而FeHPW對N-對甲苯磺酰基取代的2-苯基亞啶與苯基異硫氰酸酯的反應顯示出最佳的催化效果。最后，將ScPW和FeHPW作為非均相酸催化劑，分別應用于N-烷基取代和N-對甲苯磺酰取代的2-苯基亞啶與苯基異硫氰酸酯的環(huán)化反應，在非均相條件下制備了不同N取代的2-亞胺噻唑烷類化合物。

4、　　第二部分研究了介孔SiO2分子篩（SBA-15）負載的Sc(OTf)3作為非均相酸催化劑催化亞啶和異硫氰酸酯的（3+2）環(huán)化反應。首先以丙基磺酸功能化的SBA-15介孔分子篩為負載前體，通過Na離子交換和三氟甲烷磺酸根陰離子交換二步法將Sc(OTf)3負載于 SBA-15分子篩上制備得到SBA-15/Sc(OTf)2催化劑。然后以1-異丙基-2-苯基氮雜環(huán)丙烷和苯基異硫氰酸酯的（3+2）環(huán)加成反應為模型反應，研究了該催化劑對該環(huán)化反

5、應的催化活性，并優(yōu)化了反應條件。研究結果顯示，當1-異丙基-2-苯基氮雜環(huán)丙烷和苯基異硫氰酸酯的摩爾比為1：2，催化劑SBA-15/Sc(OTf)2的用量為5％，在80oC的DMF中反應3h，1-異丙基-2-苯基氮雜環(huán)丙烷完全轉化，區(qū)域選擇性達97%，分離收率達96%。同時催化劑可以重復使用5次以上，沒有明顯的失去活性。最后還進行了一些底物拓展，得到良好的收率。
　　本論文提供了非均相條件下通過氮雜環(huán)丙烷和異硫氰酸酯的（3+2）環(huán)