1-溴丁烷制备过程机理探讨及现象的分析

通过对1-溴丁烷制备过程中出现的一些现象进行分析,对反应过程副产物2-溴丁烷产生的原因以及可能产生的副产物进行探讨.     

正丁醇溴化制备1-溴丁烷实验的优化

在有机化学实验中,制备1-溴丁烷是一个具有代表性的卤代烃合成实验,但该反应过程中常常伴随消除反应和重排反应的发生,如果实验操作控制不当,容易造成副产物增多,产物收率低,甚至实验失败。从该反应的原理入手分析了影响1-溴丁烷制备实验效果的因素,改进了浓硫酸滴加的量和流程操控、产品的提纯等工艺条件,并取得了较好的实验效果。在最佳反应条件下,1-溴丁烷的产率可达80%,为优化实验教学方案提供了参考。     

1-溴丁烷制备实验的教案设计

“有机化学实验”是高等学校化学及相关专业的重要基础课程.精心设计所开设实验项目的教案对实验教学非常重要.结合有机化学实验教学的实际经验,以1-溴丁烷的制备反应为例,从反应机理讲解、实验设计以及思考题三个方面对教案设计进行探讨.     

1-溴丁烷制备实验的改进

从原理着手， 对1-溴丁烷合成实验的条件、试剂、仪器作了改进，具有操作简便、安全、节约试剂、提高产率等优点。     

5-溴-3-仲丁基-6-甲基脲嘧啶的合成及表征

研究了5-溴-3-仲丁基-6-甲基脲嘧啶（除草定）的新合成方法. 以2-溴丁烷和尿素作为起始原料，经缩合、环化、溴代三步反应得到除草定，总收率为61%. 用1HNMR，13CNMR，IR对产物结构进行了表征.     

2-甲氧基-3-溴-5-硝基苯基苄基醚的合成方法研究

研究了安莎霉素类天然产物reblastatin芳核片段2-甲氧基-3-溴-5-硝基苯基苄基醚的合成方法.该合成路线的关键步骤是苯甲醛中间体的Baeyer-Villiger反应,此反应易生成羧酸副产物.通过对反应试剂和操作的优化,以84%的高产率获得了预期产物酚.该路线以5步直线步骤和33%的总收率实现了2-甲氧基-3-溴-5-硝基苯基苄基醚的制备.     

离子液体中间体1-丁基-2,3-二甲基咪唑溴盐的合成研究

在无溶剂条件下,以1,2-二甲基咪唑和1-溴丁烷为原料合成1-丁基-2,3-二甲基咪唑溴盐[BuMeMeIm]Br;该反应没有使用有毒有害的有机溶剂,对环境影响小,产物纯化处理易于操作,是一个成功的绿色化学反应。研究了反应时间、反应温度、1,2-二甲基咪唑与1-溴丁烷的摩尔比及溶剂对[BuMeMeIm]Br收率的影响,产物结构通过IR和1H-NMR确证。实验结果表明在反应温度80℃,反应时间18 h,1,2-二甲基咪唑和1-溴丁烷摩尔比为1∶1.1,收率为80.3%。     

PEG催化合成1.4-双(咪唑-1-基)丁烷

本文以聚乙二醇(PEG)为相转移催化剂,由咪唑和1.4-二溴丁烷,在苯,50%的NaOH溶液中反应,合成了1.4-双(咪唑-1-基)丁烷.该法条件温和,操作简单,产品分离,纯化方便,产率92%,具有一定的实用价值.     

2-溴噻吩绿色工艺的研究

研发了以粗苯萃取副产物噻吩为起始原料,以双氧水为氧化剂,以含溴无机废弃物为溴源制备2-溴噻吩的绿色工艺,解析了选择性亲电取代反应机理,在反应温度为-10℃～10℃、等摩尔配比投料时,目标产物2-溴噻吩收率达到95%,原子利用率通过该绿色循环工艺达到了100%.在此基础上解决了工业化过程中由于非均相反应引起的物料混合不均匀的问题,相比较于需要添加助溶剂以及溴代试剂的方法,本工艺不仅避免了溶剂的使用,而且利用含溴无机废弃物作为溴源,不但降低了生产成本,而且实现了溴资源的循环再利用。在工业化过程中回收副产物氯化镁,不仅大大减轻了三废的排放,而且有望实现2-溴噻吩百吨级的绿色生产。     

固-液相转移催化合成1-氰基环丁烷-1-羧酸乙酯

以PEG6 0 0为相转移催化剂 ,无水碳酸钾为碱 ,1 ,2 -二氯乙烷为溶剂 ;氰基乙酸乙酯和 1 ,3-二溴丙烷为反应原料 ,经缩合反应较高产率的合成 1 -氰基环丁烷- 1 -羧酸乙酯 ,收率达 6 4 % ,此方法反应条件温和 ,原料便宜易得 ,操作简便安全。     

1—溴丁烷制备实验的改进

本介绍了1－溴丁烷制备实验装置的一种改进,通过对实验及其结果分析,阐明了这种改进的优越性和可行性,为优化实验教学方案提供了参考。     

溴代8-氧杂-螺[4,5]季铵盐的合成

以吗啡啉,1,4-二溴丁烷和无水碳酸钾为原料,以水为溶剂,通过季铵化反应合成出溴代8-氧杂-螺[4,5]季铵盐.研究了原料比、反应温度、回流时间对吗啡啉转化率的影响,结果表明,吗啡啉、1,4-二溴丁烷、无水碳酸钾的用量分别为0.10 mol,0.14 mol和0.11 mol,回流3 h,反应温度为110℃时,吗啡啉转化率达91.7%.最终采用核磁共振、红外光谱、热重分析和液相色谱-质谱联用对产物的结构进行了表征.     

4-（4-溴丁基）苯乙烯的合成工艺改进

4-（4-溴丁基）苯乙烯与二乙烯进行聚合反应,以此单体为基本骨架得到离子交换树脂,可以有效地提高树脂。的热稳定性。本文对4-（4-溴丁基）苯乙烯的合成工艺改进,以对溴苯乙烯为原料,先与镁制成格氏试剂,然后在催化剂作用下与1,4-二溴丁烷反应生成4-（4-溴丁基）苯乙烯,实验证明,总收率为88％。     

2,3-二甲基丁烯-2与N-溴代丁二酰亚胺的反应

1.在苯甲酰过氧化物存在下,2,3-二甲基丁烯-2容易与N-溴代丁二酰亚胺起反应,主要形成取代产物。当烯烴与溴化剂的用量为1:1克分子比例时,反应产物为1-溴代-2,3-二甲基丁烯-2(Ⅰ)(58％),2,3-二溴代-2,3-二甲基丁烷(Ⅱ)(2％)及順式-与反式-1,4-二溴代-2,3-二甲基丁烯-2(Ⅲ)的混合物(23％)。当烯烴与溴化剂的用量为1:2克分子比例时,反应产物为Ⅰ(1％),Ⅲ(66％)及一“三溴化物”,可能为1,4-二溴代-2-甲基-3-溴甲基丁烯-2(Ⅸ)(23％)。 2.Ⅲ在与溴作用时,除形成1,2,3,4-四溴代-2,3-二甲基丁烷(Ⅵ)外,还导致形成一个新的“四溴化物”,可能为四溴甲基乙烯(Ⅴ)。Ⅴ为一个新的化合物,它与三甲胺,吡啶,硫脲作用所形成的衍生物(Ⅵ),(Ⅶ),(Ⅷ)亦經制备。 3.2.3-二甲基丁烯-2与四倍克分子N-溴代丁二酰亚胺在苯甲酰过氧化物存在下作用时可直接得到Ⅴ,产率47％。Ⅲ(反式異构体)与二倍克分子N-溴代丁二酰亚胺在同样条件下作用时亦得到Ⅴ,产率70％。在上述的溴化反应中,都没有观察到有双键的移位作用发生。 4.从苯甲酰过氧化物引发的溴化反应产物中,曾經分离出苯甲酸,苯甲酰过氧化物在2,3-二甲基丁烯-2中分解时,亦有苯甲酸形成。根据这些結果,作者提出由C_6H_5COO·夺取烯烴分子中∝-甲基上的氫原子所引发的溴化反应的鏈式历程。本文中所报告的臭氧分解实驗系在中国科学院应用化学研究所进行的,作者謹表謝意。碳氫分析及一部分氮、溴的分析系請中国科学院有机化学研究所代做,一部分氮、溴的分析系由本系赵尊同志所做,均此致謝。     

正溴丁烷合成的优化

对正溴丁烷的传统合成方法进行了研究和改进，在反应进行0．5h后，通过追加一定量的硫酸，或进行分水操作，都能使产率大幅提高，达96％以上。     

4-溴邻苯二胺合成方法的改进

文章以邻苯二胺为原料,合成了4-溴邻苯二胺.实验中发现制备中间体N,N’-(4-溴-1-2苯基)双乙酰胺时,滴加液溴后,增大冰乙酸的用量,可有效缩短反应时间,提高反应效率.     

3-溴-2-羟亚胺基-丙酸乙酯及其衍生物的合成

采用以乳酸乙酯、溴代丁二酰亚胺和盐酸羟胺为原料的新工艺,制备了溴代丙酮酸乙酯肟。通过溴代和氧化反应过程中生成的溴代丙酮酸乙酯粗品不需分离,在氯仿和甲醇混合溶剂中,直接与盐酸羟胺缩合,经处理得白色结晶,收率为48%;通过温和的酯化反应,首次合成其衍生物3-溴-1-萘甲酰亚胺基丙酸乙酯(3),并通过了1HNMR,13C-NMR和元素分析等表证。     

1-正丁烷基氮杂环庚-2-酮的合成工艺改进

在固-液相转换催化条件下,以石油醚为溶剂,KOH-K2CO3为去质子剂,四丁基溴化铵为催化剂,用1-溴丁烷和已内酰胺合成了1-正丁基氮杂环庚-2-酮.确定了优化合成条件为:己内酰胺:1-溴丁烷:四丁基溴化铵=1.1:1:0.056(物质的量比),反应温度为75℃,反应时间为4.5h,收率达89.6%.     

薯蓣皂甙元乙酸酯溴代反应及其溴代产物的选择性脱溴

为了避免薯蓣皂甙元-3β-乙酸酯溴加成反应中C-23溴代副产物的产生,系统考察了有机碱和环氧化合物对它溴加成反应的影响.由于有机碱和环氧化合物均可消除反应体系中存在的酸,从而有效地抑制溴加成反应中C-23溴代副产物的产生,给出方便合成5,6-二溴代薯蓣皂甙元-3β-乙酸酯的方法.还考察了5,6,23-三溴代薯蓣皂甙元-3β-乙酸酯的脱溴反应条件,当在乙酸中用锌粉处理三溴代薯蓣皂甙元-3β-乙酸酯时得到全部脱溴产物;当在乙醇中用碘化钾处理三溴代薯蓣皂甙元-3β-乙酸酯时,仅得到5,6-脱溴产物.     

微波及超声波辅助合成溴化1-丁基-3-甲基咪唑

用溴代正丁烷与N-甲基咪唑,在微波辐射和超声波协同作用下合成离子液体溴化1-丁基-3-甲基咪唑,通过正交试验设计方法考察实验条件最高温度,合成反应时间,微波功率和超声波功率对合成产率的影响,优选得到最佳的合成所需要的实验条件:超声波功率100 W、微波功率400W、反应时间60min和最高温度60℃.溴化1-丁基-3-甲基咪唑的结构通过红外光谱进行表征.在超声波和微波的协调作用下,此反应具有合成反应所需时间短,合成产物产率高,实验操作过程简便等优点.