铜复合催化剂催化近中性条件下羧酸酯分解反应研究

摘要

羧酸酯类化合物是一类重要的化合物，在化学合成中，酯基也经常用作保护基团来进行羟基的保护。目前，对羧酸酯类化合物的合成已经有广泛的研究基础，而其逆过程即酯的分解研究相对较少。因此，去保护过程中开发一种温和而有效的方法分解羧酸酯类化合物成为近几年的研究热点。
　　羧酸酯类化合物的分解在酸性条件下和碱性条件下的研究较为普遍，但不适合用于去保护过程中有酸、碱敏感的底物。因此，本文展开在近中性的条件下对羧酸酯的催化分解研究。研究发现，叠氮化钠对酯的分解反应具有促进作用，而Cu(Ⅱ)对此反应有明显的催化效果。深入研究表明，近中性条件下，碱式碳酸铜和叠氮化钠组成的体系是一种新的能催化分解羧酸酯类化合物的高效催化体系，而且Cu(Ⅱ)催化剂具有高效、价格低廉、选择性好、可以回收等优点。
　　本论文的主要内容是以甲醇作为溶剂，添加叠氮化钠和碱式碳酸铜，催化羧酸酯在近中性条件下的分解反应。首先我们选择醋酸正戊酯为底物，探讨该反应的催化剂、反应时间、反应温度、叠氮化钠用量、金属催化剂用量等合适的反应条件。然后，我们合成了一系列的羧酸酯，并使用红外光谱仪鉴定其结构。最后在选定的优化反应条件下，我们进行了多种羧酸酯的催化分解反应，研究分解规律，探讨反应机理。
　　研究结果表明，近中性条件下，碱式碳酸铜与叠氮化钠复合催化剂对催化羧酸酯分解具有很好的催化效果。对于一般的羧酸酯都能发生分解反应，而且产率较高，选择性好。对于选定条件下进行较慢的反应，还可以通过提高反应温度、增加催化剂用量或增加叠氮钠的溶解度来使反应进行得更完全，并且该过程没有发现明显副反应。且通过实验发现，羰基部分带有吸电子基以及醇部分带有苯环的羧酸酯分解反应很容易进行，分解率高。这些都说明近中性条件下，碱式碳酸铜和叠氮化钠复合催化剂对催化分解羧酸酯有很好的催化效果。因此，本论文建立了近中性条件下催化羧酸酯分解反应的催化体系，此体系具有反应温和、高效、专一等特点，是分解羧酸酯的新方法。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 羧酸酯类化合物的广泛应用

1．2 羧酸酯类化合物的合成研究现状

1．2．1 固体酸催化剂催化合成

1．2．2 离子液体催化剂催化合成

1．2．3 碱性条件耦合试剂合成

1．2．4 金属催化剂催化合成

1．2．5 热分解作用合成

1．3 羧酸酯类化合物的分解研究现状

1．3．1 酸性条件下的分解

1．3．2 碱性条件下的分解

1．3．3 近中性条件下的分解

1．4 基团保护和保护基

1．4．1 理想的保护基

1．4．2 羟基的保护

1．5 本课题研究意义及内容

第2章 脂肪族羧酸酯的分解

2．1 引言

2．2 仪器与试剂

2．3 反应条件探索

2．3．1 催化剂条件

2．3．2 时间条件

2．3．3 温度条件

2．3．4 溶剂条件

2．3．5 催化剂用量条件

2．3．6 NaN3用量条件

2．4 底物扩展

2．4．1 脂肪族醋酸酯的合成和分解

2．4．2 氯乙酸酯的合成和分解

2．4．3 丙酸酯的合成和分解

2．4．4 异丁酸酯的合成和分解

2．4．5 其它酯的合成和分解

第3章 结果分析与讨论

3．1 反应条件优化部分

3．2 底物扩展分析

3．3 产物结构谱图分析

3．3．1 脂肪族羧酸丁酯的谱图分析

3．3．2 脂肪族羧酸戊酯的谱图分析

3．3．3 脂肪族羧酸辛酯的谱图分析

3．3．4 脂肪族羧酸苄酯的谱图分析

3．3．5 醋酸十八碳酯的谱图分析

3．3．6 苯氧乙酸正丁酯的谱图分析

3．4 反应机理探讨

第4章 结论

参考文献

致谢