碘作為催化劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用研究

郭巖磊 長治學(xué)院

引言

自有關(guān)研究學(xué)者將碘用于催化合成氮雜環(huán)丙烷后，碘作為催化劑隨之在有機(jī)合成中得到了廣泛的應(yīng)用。再加上，碘作為催化劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用能夠發(fā)揮出前所未有的重要作用，所以碘的應(yīng)用得到了人們的高度重視。另外，經(jīng)研究調(diào)查可知，大部分的酸性催化劑中，質(zhì)子酸催化有機(jī)反應(yīng)具有副反應(yīng)多，后處理工藝復(fù)雜等諸多問題，而部分固體酸催化劑則有著原料難得、催化效率低的問題。基于此，需找出高效、反應(yīng)條件溫和的催化劑是當(dāng)前化工人員需解決的重點(diǎn)。而碘作為催化劑則恰好滿足這一點(diǎn)，所以加大對碘作為催化劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用研究極為迫切。

1 醚的去保護(hù)基反映

對于有機(jī)合成中的保護(hù)基團(tuán)法而言，其不但在化工的實(shí)驗(yàn)室中有著較為廣泛的應(yīng)用，而且在現(xiàn)代化的藥物合成工業(yè)上同樣有著廣泛的應(yīng)用。由于有機(jī)合成中的保護(hù)基問題很容易被解決，而保護(hù)基步驟通常是整個(gè)有機(jī)合成的壓軸戲，大部分的有機(jī)合成工作都可能因?yàn)椴荒茼樌コＷo(hù)基而宣布失敗。因此，在多種保護(hù)基中選擇脫除時(shí)，一個(gè)保護(hù)基的脫除不會(huì)影響到另一個(gè)保護(hù)基的脫除就顯得十分重要。而碘作為有機(jī)合成中的一種催化劑時(shí)，其可有效實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，并且可以對不同醚的保護(hù)基進(jìn)行選擇性的脫除。在烷基醚與烷氧基烷基醚中，碘作為催化劑，其能夠在不同溶劑中選擇性去除對甲氧基芐基醚、三苯甲基醚以及四氫吡喃醚等。總之，在去除的過程中所有反映都將在溫和的條件下進(jìn)行，甚至能夠達(dá)到很高的反映效率。在硅醚中，碘作為催化劑，在甲醇溶劑中可以選擇性去除叔丁基二甲基硅烷基。采用該方法不但能夠讓產(chǎn)率最大化，而且能夠滿足條件溫和、操作簡單等一系列要求。除此之外，縮醚，或者是縮酮在碘的催化下同樣可以高效去除保護(hù)基。以上就是醚的去保護(hù)基反映，可見，碘作為催化劑在其中的應(yīng)用所發(fā)揮的作用不言而喻。

2 酯化與酯交換反映

酯作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)中眾多有機(jī)化合物的一種，酯在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中不僅可以作為化學(xué)反應(yīng)的溶劑以及某些聚合物的重要單體，而且酯可作為香料。縱觀我國以往的酯化與酯交換反映可知，質(zhì)子酸是該反應(yīng)中常用的催化劑。雖然質(zhì)子酸做催化劑能實(shí)現(xiàn)兩者之間的交換反映，但不可否認(rèn)的是該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率非常低，而且存在著很對的副反應(yīng)問題。例如：給實(shí)驗(yàn)設(shè)備造成嚴(yán)重的被壞等。然而，碘作為催化劑在其中的應(yīng)用不僅能夠讓產(chǎn)率提升，而且能夠讓反應(yīng)條件變得十分溫和。例如：國外研究學(xué)者Ramalinga等人就曾用單質(zhì)碘作為催化劑，實(shí)現(xiàn)了酯化反應(yīng)和酯基交換反應(yīng)。

3 親電取代反應(yīng)

在天然產(chǎn)物中，二吲哚基甲烷是一種存在相對較多，且具有一系列生活活性的物質(zhì)。現(xiàn)階段，二吲哚基甲烷的合成方式已經(jīng)得到了人們的高度重視，甚至激發(fā)了人們對其的研究興趣。在碘催化作用下，吲哚與醛在室溫下將發(fā)生欽點(diǎn)取代反應(yīng)，并合成二吲哚基甲烷。在該反應(yīng)中其產(chǎn)率不僅較高，而且所需要應(yīng)用到的反應(yīng)時(shí)間較短。在合成含硫雜環(huán)化合物中，芳基與雜環(huán)基硫氰化合物是其中非常重要的中間體。碘作為催化劑，芳香醛，或者是雜環(huán)化合物在溫和的條件按在將發(fā)生硫氰化反應(yīng)，產(chǎn)率同樣很高。以上就是，有關(guān)人員需要對其加以重視，進(jìn)而促使碘作為催化劑在有機(jī)合成中得到合理的應(yīng)用，并發(fā)揮碘該有的作用，促使我國化學(xué)行業(yè)發(fā)展。此外，因碘屬于中性物質(zhì)，所以碘非常適用于催化對酸敏感物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。但就當(dāng)前我國有關(guān)碘催化有機(jī)反應(yīng)的研究可知，其反應(yīng)機(jī)理還不太明確，因此，在后續(xù)研究中我們應(yīng)著重對碘催化有機(jī)反應(yīng)機(jī)理這方面。

4 催化含氮化合物合成胺類化合物

根據(jù)國外研究學(xué)者Bandgar等人的有關(guān)實(shí)驗(yàn)可知，Bandgar已經(jīng)用具體的實(shí)驗(yàn)證明了各種醛、酮可以與吲哚迅速發(fā)生有效的親電取代反應(yīng)，并且能夠以此為基礎(chǔ)合成二吲哚甲烷。當(dāng)然，這一催化反映中，雖然質(zhì)子酸能夠有效實(shí)現(xiàn)對這一反應(yīng)的催化，但不可否認(rèn)的是因質(zhì)子酸的酸活性能較低，有的時(shí)候非常容易與反應(yīng)物中的氮結(jié)合在一起，導(dǎo)致整個(gè)反應(yīng)時(shí)間較長，產(chǎn)率較低。因此，在實(shí)驗(yàn)中Bandgar等人隨之發(fā)現(xiàn)了碘可以很好的催化這一反應(yīng)，且能夠讓產(chǎn)率達(dá)到百分百。另外，國外研究學(xué)者Phukan等人曾用苯甲醛、氨基甲酸芐酯和烯丙基三甲甚硅烷在碘催化下合成了均烯丙基胺，并在用碘進(jìn)行催化的時(shí)候，讓操作顯得十分便捷，同時(shí)實(shí)現(xiàn)很好的產(chǎn)率。

5 結(jié)束語

綜上所述，碘作為化學(xué)元素之一，通過上述對該方面內(nèi)容的深入研究可知，碘催化有機(jī)反應(yīng)不但有著催化活性較高，用量較少等優(yōu)勢，而且其催化反應(yīng)能夠滿足條件問題、選擇性好，以及操作便捷等要求。當(dāng)然，通過研究可知碘作為催化劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用仍存在有些許不足，例如：碘不能做回收進(jìn)行重復(fù)使用等。因此，在今后我們還應(yīng)加大對該方面內(nèi)容的研究，促使碘作為催化劑能夠得到更好的應(yīng)用。