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DABCO促进的马来酰亚胺和1,3-二羰基化合物的Michael加成反应研究

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第47卷第9期 2018年9月 当 代 化 工 Contemporary Chemical Industry Vo1.47,No.9 September,201 8 DABCO促进的马来酰亚胺和1,3一 二羰基化合物的Michael加成反应研究 王宁宁,赵圣印 (东华大学, 七海201620) 摘 要:马来酰亚胺类化合物是有机合成中的一种非常重要的中间体,在药物、材料等领域都有广泛的应 用。以DABCO为碱,研究了马来酰亚胺和1,3一二羰基化合物的Michael加成反应,合成了5个Michael加成产 物,产率83% 93%,并且通过NMR和MS等表征方法确认了产物结构。 关键词:马来酰亚胺;1,3一二羰基化合物;DABCO;Michael加成反应 文献标识码:A 文章编号: 1671-0460(2018)09-1860-04 中图分类号:O 621.25 6.7:TQ 225.26 2 DABCo.Promoted Michael Addition Reaction Between Maleimide and 1,3-Dicarbonyl Compounds WANGNing—ning,ZHAOSheng-yin (Donghua University,Shanghai 201620,China) Abstract:Maleimide compounds are important synthetic intermediates,and have been widely applied in medicine, materials and other fields.In this paper,Michael addition reaction between maleimide and 1,3·dicarbonyl compounds was studied by using DABCO as base.Five Michael addition products were synthesized with 83%~93%yields,and their structures were confirmed by NMR and MS. Key words:Maleimides; 1,3-dicarbonyl compounds;DABCO;Michael addition reaction 马来酰亚胺是一种非常重要的有机合成中间 NMR和MS确定了结构,结构如图2。 体,也具有抗肿瘤 。。、降血糖 和保护神经 等多种 生物活性,并且其在光学材料和荧光染料等领域也 有着广泛的应用 。因此,基于马来酰亚胺参与的 有机化学反应一直以来都是有机化学的研究热点之 一 。对于马来酰亚胺与1,3一二羰基化合物的 化合物2 Michael加成反应,已有的文献报道中使用手l生催化 剂时反应时间较长 ” ,或者需要在极低的温度(一50 )下进行 ,因此对马来酰亚胺与l,3一二羰基化 Ph O 合物的Michael加成反应进行研究具有重要意义。 本文采用DABCO(1,4一二氮杂二环【2.2.2]辛烷) 为碱,二氯甲烷为溶剂,研究了马来酰亚胺与1,3一 二羰基化合物的Michael加成反应,具体合成路线 如图l。 图2产物结构 Fig.2 Structures of products 1 实验部分 1。1主要仪器与试剂 DABCO(0 5 eq) ------------·—-·--—---------——-一 O AVANCE IlI 400MHz核磁共振波谱仪(瑞士 Bruker公司);SHZ一95B型循环水式多用真空泵(河 CH2CI2,r.t, 2 h 南巩义市英峪予华仪器厂);RE一52AA型旋转蒸发 图1 目标化合物合成路线 Fig.1 Synthetic route of target compounds 器(上海亚荣生化仪器厂);CL2型恒温加热磁力搅 拌器(郑州长城科工贸有限公司),DHG一9070A 型电热恒温鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公 合成了五个Michael加成产物,并且产物经 收稿日期:2018-01—31 作者简介: 王宁宁(1 994一),女,山东省济宁市人,硕士研究生,研究方向:有机方法学 、E-mai]:wangnnl994@1 63.CON 、 第47卷第9期 王宁宁,等:[3N3C0促进的马来酰亚胺和1,3-二羰基化合物的Hichael加成反应研究 1861 司)。高分辨质谱数据测定仪器为美国Agilent公司 胺(0.22 g,2 mmo1)、DABCO(0.12 g,1 mm01)和苯 HP1100 LC/MS高效液相色谱一电喷雾质谱联用仪, 质谱数据分别用电热集团气质联用仪Mieromass CCT—MS(E1)和岛津液质联用仪LCMS一2020(ESI)测 定。 实验中所用试剂均为分析纯或化学纯,其中苯 甲酰乙酸乙酯、乙酰丙酮、N一苄基马来酰亚胺、2一 噻吩乙酰乙酸乙酯、2一甲基乙酰乙酸乙酯、DABCO 均来自Admas试剂有限公司,马来酰亚胺、N一甲基 马来酰亚胺和N一苯基马来酰亚胺均来自梯希爱(上 海)仁成工业发展有限公司,二氯甲烷、石油醚及 乙酸乙酯来自上海凌峰化学试剂有限公司,柱层析 硅胶(200—300目)来自烟台江友硅胶开发公司。 1.2 目标化合物的合成及结构表征 1.2.1 目标化合物的合成 首先以乙酰丙酮(0.20 g,2 mmo1)和N一苯基马 来酰亚胺(0.35 g,2 mmo1)为模板反应物,在DABCO (0.12 g,1 mmo1)的存在下以二氯甲烷为溶剂,于 室温下反应,TLC监控。2 h后反应结束,经柱层析 (乙酸乙酯/石油醚)分离后得到Michael加成产物 1,产率91%。 接下来采用不同的碱和溶剂合成目标产物,探 讨了不同的碱和溶剂对反应产物产率的影响,如表 1所示 表1 不同碱对反应产率的影响 里 垒!! 垦 堕!! !! !垒 塑 ! !! 碱 K2CO3 AeONa Et3N DBU NaHCO DABCO 产率,% 43 53 60 72 35 91 从表中可以看出,碱的种类对反应的影响比较 大,其中使用有机碱的产率比无机碱要高一些,可 能是因为无机碱在二氯甲烷中的溶解度比较小,使 反应产率降低。 因此,该反应的最佳条件是以DABCO为碱, 二氯甲烷为溶剂,在室温下反应2 h,产物产率最高, 故本实验合成目标产物l一5时均采用此方法。 1.2.2化合物1—5的合成 化合物A的合成:分别称取N一苯基马来酰亚 胺(0.35 g,2 mmo])、DABCO(0.12 g,l mmo1)和乙 酰丙酮(0.20 g,2 mmo1)加入到圆底烧瓶中,加入 5 mL二氯甲烷,室温下搅拌,TLC监控。2 h反应 结束后,旋蒸除去二氯甲烷,然后经柱层析(乙酸 乙酯:石油醚=1:3)得到产物(白色固体)0.50 g, 产率91%。 化合物B的合成:分别称取N一甲基马来酰亚 甲酰乙酸乙酯(0.38 g,2 mmo1)加入到圆底烧瓶中, 加入5 mL二氯甲烷,室温下搅拌,TLC监控。2 h 反应结束后,旋蒸除去二氯甲烷,然后经柱层析(乙 酸乙酯:石油醚=1:2)得到产物(白色固体)0.51 g,产率84%。 化合物c的合成:分别称取N一苯基马来酰亚 胺(0.35 g,2 mmo1)、DABCO(0.12 g,1 mmo])和 2一甲基乙酰乙酸乙酯(0.29 g,2 mmo1)加入到圆底 烧瓶中,加人5 mL二氯甲烷,室温下搅拌,TLC 监控。2 h反应结束后,旋蒸除去二氯甲烷,然后经 柱层析(乙酸乙酯:石油醚=1:4)得到产物(白 色固体)O.55 g,产率87%。 化合物D的合成:分别称取N一苄基马来酰亚 胺(0.37 g,2 mmo])、DABCO(0.12 g,1 mmo])和 2一噻吩甲酰乙酸乙酯(0.40 g,2 mmo])加入到圆底 烧瓶中,加入5 mL二氯甲烷,室温下搅拌,TLC 监控。2 h时反应结束后,旋蒸除去二氯甲烷,然后 经柱层析(乙酸乙酯:石油醚=1:3)得到产物(白 色固体)0.64 g,产率83%。 化合物E的合成:分别称取N一甲基马来酰亚 胺(0.22 g,2 mmo])、DABCO(0.12 g,1 mmo1)和乙 酰丙酮(0.20 g,2 mmo])加入到圆底烧瓶中,加入 5 mL二氯甲烷,室温下搅拌,TLC监控。2 h反应 结束后,旋蒸除去二氯甲烷,然后经柱层析(乙酸 乙酯:石油醚=1:2)得到产物(无色液体)0.39 g, 产率93%。 2 目标化合物的结构表征 对合成的5种化合物分别进行核磁共振(NMR) 和质谱(MS)分析,结果如下: 化合物1: 3-(1一乙酰基一2一氧代丙基)一1一苯基一2,5一四氢 吡咯二酮 白色固体;m.P.202~203℃; H NMR(400 MHz, CDC13)8 7.99(d,J:8.0 Hz,iN),7.93(d,J=8.0 Hz, 1H),7.71 ̄7.42(m,3H),5.02(dd,J=94.8,4.7 Hz,1I4), 4.27~4.05(m,2H),3.57~3.26(m,1H),3.03(d,J= 11.5 Hz,314),2.92~2.81(m,2H),1.16(q,J=7.2 Hz, 3H);”C NMR(101 MHz,CDC13)6 203.33,202.55, 177.20,175.04,132.08,129.22,128.78,126.64,65.59, 38.84,32.29,30.47,29.82;MS(EI)m/z:273,231,188, 111,77,43。 化合物2: 仅一苯甲酰基一1一甲基一2,5一二氧代四氢吡咯 1862 一当 代 化 工 2018年9月 3一基一乙酸乙酉旨 18.1,9.3 Hz,1H),2.53~2.44(m,1H),2.38(d,J=1.1 Hz,3H),2.23(d,J=1.0 Hz,3H). ’C NMR(101 MHz, CDC13)8 203.07,202.36,177.93,175.90,65.66, 无色液体; H NMR(400 MHz,CDC1 )8 7.96 (dd,J=26.5,7.5 Hz,2H),7.67~7.57(m,1H),7.55- 7.44(m,2H),5.02(dd,J=93.2,4.8 Hz,1H),4.24- 4.08(m,2H),3.57~3.20(m,1H),3.02(d,J=l1.8 Hz, 3H),2.95—2.80(m,2H),1.16(dd,J=15.2,7.3 Hz, 3H); C NMR(101 MHz,CDCh)8 193.99,193.23, 38.8 1,32.20,30.25,29.79,24.80;MS(ESI)m/z:212 lM+H】 。 3结论 177.94,177.76,176.30,176.18,168.1 1,167.81, 135.68。l35.5l,134.18,l34.09。129.00,l28.83 128.78,128.56,62.28,62.15,53.41,52.01,39.74, 39.55 32.55 32.27,25.08,25.06 13.90,13.86;MS (ESI)m/z:304【M+H] 。 化合物3: 仅一甲基一仅一乙酰基一1一苯基一2,5一二氧代四氢 吡咯一3一基一乙酸乙酉旨 白色固体;m.P.:132—133(℃; H NMR(400 MHz, CDCh)8 7.47(t,J=7.5 Hz,2H),7.38(t,J:6.8 Hz, 1H),7.33-7.27(m,2H),4.32~4.27(m,2H),3.5l~ 3.49(m,1H),3.01(dd,J=18.3,9.6 Hz,1H),2.63(dd, J=18.3,6.1 Hz,1H),2.30(s,3H),1.65(s,3H),1.32(t, J=7.1 Hz,3H);。。’C NMR(101 MHz,CDCh)8 204.61, 176.68,174.75,170.98,131.90,129.20,128.71, 126.55,62.38,61.75,45.24,32.78,27.19,19.59,14.08; HRMS fESI): m/z calcd. for Cl7Hl9NO5 fM+H] : 318.1336;found 318.1342。 化合物4: ot一(2一噻吩甲酰基)一1一苄基一2,5一二氧代四氢 吡咯一3~基一乙酸乙酉旨 白色固体;m.P.:140—141 ; H NMR(400 MHz, CDC13)8 7.84(d,J=3.8 Hz,1H),7.78(dd,J=4.9, O.7 Hz,lH),7.43(d,J=6.7 Hz,2H),7.37-7.29(m, 3H),7.23~7.19(m,1H),4.97(d,J:4.0 Hz,1H),4.73 (q,J:14.2 Hz,2H),4.1l~4.06(m,2H),3。38-3.33(m, 1H),3.02~2.87(m,2H),1.12(t,J=7.1 Hz,3H);”C NMR f101 MHz,CDC13)8 l86.30 177.4l,175.86 167.27,142.67,135.87,l35.63 133.73 l28.83. 128.62,128.60,1 27.94,77.36,77.04。76.72,62.33 53.08,42.68,39.77,3233,13.88;HRMS fESI):m/z calcd.for C2oHI9NOsS[M+H] :386.1057;found: 386.1061。 化合物5: 3一(1一乙酰基一2一氧代丙基)一l一甲基一2,5一四氢 吡咯二酮。 无色液体; H NMR(400 MHz,CDC1 1 8 4.33 fd, J=6.0 Hz,in),3.40(m,1H)。2.96(s,3H),2.81(dd,J= 本文探究了马来酰亚胺和1,3一二羰基化合物的 Michael加成反应。通过对不同的碱的选择,确定最 佳反应条件为DABCO为碱,以二氯甲烷为溶剂, 在室温下反应两个小时即可得到共轭加成产物,并 以此为条件合成了5个Michael加成产物,产率 83%~93%,其中化合物3和4尚未见报道。该方法 反应产率高,时间短,并且无需加热,操作简便。 本文通过NMR和MS对合成的五个化合物进行 了表征,确定了化合物结构,进一步的合成工作正 在进行。 参考文献: l 1 J(a)Wang K,Yah Z,Wang N,Liu,Z.z.Synthesis and cyl()toxic activities of a series of novel N—methylhisind()lylmaleimide amino acid ester conjugates[J].Chinese Chemical Letters,2012 23(4):462—465; |_2 J Marminon C,Pierrd A,Pfeiifer B,P6rez,V.,L6once,S.,Renard,P., Prudhomme,M.Syntheses and antiproliferative activities of rebeccamycin analogues bearing tw()7-azaindole moieties[J]. 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Three一(]onlponen[coupling real ̄tions of maleimides,thinls,and amines ‘卜  .& , , , 一 . 1 8 j An,Y. , ,H H., , H., ,L., , . . ● , , (32): 一 . 1 j ., J . ., .X.,I j , z , . . —— . , , f221: 一 . (下转第1 页) 第47卷第9期 孙浩程,等:我国含油污泥处理工艺的研究进展 上海环境科学,2000(05):228—229. 1919 仅能耗高、费用高,而且设备故障高,二次污染难消 除。含水率高的污泥在干燥脱水阶段气体温度达不到 着火点,污泥中的易挥发组分汽化后随尾气出逃,散 发恶臭污染,不仅达不到焚烧目的,而且产生二次污 [6]张秀霞,耿春香,冯成武.溶剂萃取——蒸汽蒸馏法处理含油污泥【J】l [7]杨岳,刘发强,刘光利,等.一种含油污泥无害化的处理方法:北京: CNIO6396304A[P].2014—04—02. [8]侯连栋,魏新华,周学海,等.一种稠油油泥的处理方法:辽宁: CN1669960[P].2005—99—21. 染。轻质油气化与助燃空气混合还容易形成爆炸气体, 存在闪爆安全隐患。另外,高含水物料会带来设备腐 蚀问题,高含油物料会带来设备粘附、油泥结团、堵 塞问题,不仅焚烧控制较难,还会形成较为复杂的产 物和毒物,如二嗯英、黑烟等,这使得曾应用最广的 焚烧法成为已淘汰的处理技术。 [9]巫树锋,刘发强,杨岳,等.罐底含油污泥萃取溶剂的选择与优化【JJ.环 境工程学报,2013,7(08):3191—3195. [1O]刘宝洪,王通,赵瑞玉,等熔剂萃取法在含油污泥处理中的应用与研 究进展IJ1.现代化工,2013,33(09):32—35. [1 1]杨飞飞,回军,李宝忠,等.热化学清洗法处理罐底油泥的研究[J】.当代 化工,2014,43(06):890—892. [12]王琦,李美蓉,祝威,等.不同类型清洗剂对含聚油泥清洗效果及 界面性质的影响 环境工程学报,2012,6(05):1739—1743. 1 l3 J Ahmad Mohammad Abdel—Mawgoud,Frangois L pine,Eric D 6 zie1. Rhamnolipids:diversity of structures,microbial origins and roles[J]. AppliedMicrobiology andBiotechnology,2010,86(5). 1 14 J Catherine N Mulligan,Raymond N Yong,Bernard F Gibbs.Heavy metal 水洗技术中除上述化学清洗法外,还有热水清洗 法、碱洗法等。该技术优点是对固体物粒径较大、油 含量较低的油泥效果较好,可以在较低温度下进行脱 油;缺点是适用性较差,对固体物细小、油含量高、 油质重的污泥的效果较差,并且过程耗水量大,水体 乳化,需要后处理;分离出的油仍然含水含固,不能 removal from sediments by biosuffactants[J].Journal of Hazardous Materials,2001,85(1). 1 15 J Zhang Z,Du W,Wan Y,et a1.Status quo of soil petroleum contamination and evolution of bioremcdiation[J].Petroleum Science, 2011,08 f41:502-514. 资源化利用;分离出的油泥也仍然含油含水,仍需要 后处理。该技术虽是现阶段油气田企业油泥处理中应 用最多的技术,但处理也是不彻底的。 含油污泥组成、性质变化较大,具有特殊性, [16]周杰.原油污染环境的微生物强化与共降解处理方法研究[DJ.西 安石油大学 2013. [17]刘五星,骆永明,腾应,等.石油污染土壤的生物修复研究进展 [J].土壤,2006,38(5):634—639. 单一处理技术处理效果和适用性较差。在下一步的 研究中,应通过现有技术结合、新技术的开发,探 索高效、经济的油泥处理组合手段,进行无害化处 理。这不仅能为石化企业找到处理危废出路、回收 [18]陈箐,程防,宋晓峰,林佳伟,董洋,何炜,赵静.辽河油田油泥微 生物多样性分析及功能菌种筛选评价『JJ.东北石油大学学报, 2017,41(06):105—1 12+126. [19]孙正贵.生物法处理胜利油田含油污泥的工业实验『J1.环境工程, 2008 f031:88-91+6. 资源,而且也符合可持续发展的长远利益。 参考文献: [1]向文国,陆佳佳,孙朝,陈晓平.一种油泥热解资源化利用方法及装置: 江苏,CN104692607A[P].2015—06—10. [2]陈继华,马增益,马攀.储运油泥热解机理研究叫.能源工程,2012 f021:56—61.6 [2O]Kusdiana D,Saka S Effects of water on biodiesel fuel producti0n by supercritical methanol treatment[J].Bioresource Technology,2004, 9l f3、:289—295. [21]Wellig B,Lieball K,Rudolf V R P.Operating characteristics of a transpiring--wall SCWO reactor with a hydrothermal lfame as internal heat source[J].The Journal fSuopercritical Fluids,2005,34(1): 35-50. [22]梁丽丽.超临界CO 萃取含油污泥技术研究[D].中国石油大学, 2011. [3]黄亚继,伏启让,杨高强,等一种高效油泥热解制油方法及系统:江 苏,CN104261649A[P].2015一O1—07. [23]杨东元,扈广法,齐永红,王燕.超临界流体萃取与超l临界水裂解 耦合处理油泥中试『J].环境工程,2016,34(I2):133—136. [4]赵昕,回军,赵景霞.油泥的处理方法[P1_辽宁,CN102452778A[P]. 201O一10-15. [5]张中杰.炼厂含油污泥处理技术综述[J].中国科技信息,2005(03):9. (上接第1862页) [1O]G6mez-Torres E,Alonso D.A,Grmez-Bengoa E,Nfijera C. 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