芐氯氰化反應(yīng)中氰化試劑無毒化研究.pdf

1、芐氯氰化反應(yīng)產(chǎn)物易于轉(zhuǎn)化為胺基、酰胺、肟基、羰基或者雜環(huán)等類化合物，因此這類反應(yīng)在有機(jī)合成中有著重要的地位，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、香料、染料及農(nóng)藥等產(chǎn)品的合成。芐腈的合成方法有多種，其中芐氯的取代法較為簡便有效，使用的氰化試劑主要為 NaCN、KCN；這類氰化物的劇毒性質(zhì)嚴(yán)重地阻礙其工業(yè)應(yīng)用，甚至威脅著我們的環(huán)境。針對這些問題，化學(xué)工作者將 CuCN和TMSCN作為氰化試劑應(yīng)用于芐氯的氰化。然而這兩種化合物也有一定弊端，價格較為昂貴，而且有

2、一定毒性。與上述氰化試劑相比，K4[Fe(CN)6]有著較多的優(yōu)點，它無毒（曾用作食品添加劑），便宜（價格與 NaCN相當(dāng)）。然而在芐氯的氰化反應(yīng)中，還未見使用K4[Fe(CN)6]作為氰化試劑的例子。
　　本論文在對K4[Fe(CN)6]性質(zhì)和芐氯氰化反應(yīng)特點進(jìn)行分析的基礎(chǔ)之上，引入催化的方式，以無毒K4[Fe(CN)6]作為氰化試劑，實現(xiàn)了芐氯氰化反應(yīng)中氰化試劑的無毒化，為芐氯向苯乙腈類化合物的轉(zhuǎn)化探索了一種相對綠色的新方法，

3、主要研究結(jié)論如下：
　　通過使用 PPh3/Pd(OAc)2催化劑體系，實現(xiàn)了 K4[Fe(CN)6]與芐氯的反應(yīng)。考察了加料次序、溫度、添加劑、溶劑、配體、催化劑的量、溶劑含水量、時間等條件對反應(yīng)的影響，規(guī)律如下：
　　溫度對反應(yīng)的影響較大；如果溫度過高，反應(yīng)易于生成苯甲醇和1,2-二苯基乙烷等副產(chǎn)物，從而致使苯乙腈的產(chǎn)率較低（2％），若溫度低則芐氯的轉(zhuǎn)化率低（6%）。實驗結(jié)果表明140℃的反應(yīng)溫度下，反應(yīng)較為有利。雖然1

4、00℃下也可能以大于80%的產(chǎn)率得到苯乙腈，但重復(fù)性較差。反應(yīng)也可能在1小時內(nèi)完成，但這種條件下的結(jié)果重復(fù)性不高，因此我們使用10 h的反應(yīng)時間。
　　考察了水對反應(yīng)的影響，一般情況下反應(yīng)溶劑需要無水無氧處理。但少量的水對反應(yīng)影響不大。如果水的量超過5.9 vol%，則有較多苯甲醇產(chǎn)物生成。堿的存在對反應(yīng)的進(jìn)行有著至關(guān)重要的作用。無堿的添加，反應(yīng)幾乎不能進(jìn)行。在驗證過的堿中，Na2CO3的效果最佳。PPh3與 Pd(OAc)2的比

5、值也對反應(yīng)結(jié)果有著較大的影響，其中兩者比值為3:1時，苯乙腈的產(chǎn)率較高。
　　這里的研究表明，反應(yīng)體系中微量氧的存在嚴(yán)重地阻礙反應(yīng)的進(jìn)行。盡管使用的催化劑為二價鈀的化合物，但真正的催化活性物種可能是零價鈀。這種高度分散的零價鈀能夠被氧氣氧化，從而失活。因此反應(yīng)前，溶劑需要嚴(yán)格地?zé)o氧處理。反應(yīng)試劑的添加次序?qū)Ψ磻?yīng)結(jié)果影響較小，即使把所有反應(yīng)試劑、催化劑前體及配體同時加入到反應(yīng)體系中，也可能得到較高的產(chǎn)率。
　　研究了 DPPE

6、/Pd(OAc)2等催化體系的催化效果，考察了在這個催化體系作用下配體、溫度、K4[Fe(CN)6]的量、添加劑、溶劑含水量等條件對反應(yīng)的影響。通過考察配體與催化劑的比例，發(fā)現(xiàn)DPPE與Pd(OAc)2摩爾比為1:1時催化效果較好。
　　總之以鈀類化合物為催化劑實現(xiàn)了無毒K4[Fe(CN)6]與芐氯的反應(yīng)，應(yīng)用這種方法，一系列取代或官能化芐氯的氰化也能順利進(jìn)行。最優(yōu)的反應(yīng)條件為：1 mmol芐氯、0.3 mmolK4Fe(CN)6