PDF《有机化学》

有机化学 Chinese Journal of Organic Chemistry ARTICLE * E-mail: liupu@zzu.

edu.cn Received December 11, 2014;

revised January 19, 2015;

published online March 20, 2015. Chin. J. Org. Chem. 2015, 35, 1475~1483 ?

2015 Chinese Chemical Society &

SIOC, CAS http://sioc-journal.cn/

1475 DOI: 10.6023/cjoc201412019 研究论文 溴化甲基咪唑键联壳聚糖的制备及其催化 N-羟烷基化研究 张磊王晓燕 习晓娟 刘蒲* (郑州大学化学与分子工程学院 郑州 450001) 摘要 在水介质中, 3-溴烷基-1-甲基咪唑溴化物与壳聚糖发生反应生成了离子液体键联壳聚糖(IL-b-CS)衍生物. 通过 红外光谱、核磁共振、X 射线衍射和热重等分析技术对离子液体键联壳聚糖衍生物进行了结构表征. 以离子液体键联 壳聚糖衍生物为催化剂, 研究了在无溶剂条件下其对芳香胺和碳酸乙烯酯 N-羟烷基化反应的催化性能, 讨论了反应条 件(催化剂用量、反应物料比、反应温度和反应时间)对其催化性能的影响. 关键词 离子液体;

键联;

壳聚糖;

制备;

催化 Preparation and N-Hydroxyl Alkylation Catalytic Performance of Me- thyl Imidazole Bromide Bonded on Chitosan Zhang, Lei Wang, Xiaoyan Xi, Xiaojuan Liu, Pu* (College of Chemistry and Molecular Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001) Abstract Ionic liquid bonded on chitosan derivative (IL-b-CS) was synthesized by the reaction of 3-bromoalkyl-1-methyl imidazolium bromide with chitosan in the environmentally friendly water medium. The characterization of IL-b-CS was car- ried out by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), the nuclear magnetic resonance (NMR), X-ray diffraction (XRD) and the thermo gravimetric (TG), respectively. Using IL-b-CS as catalyst, the catalytic performance on the N-hydroxyl alkyla- tion reaction of aromatic amine and ethylene carbonate under the solvent-free conditions was studied. Effect of the reaction conditions (for example: catalyst dosage, reaction material ratio, reaction temperature and reaction time etc.) on its catalytic activity was investigated in details. Keywords ionic liquid;

bonding;

chitosan;

preparation;

catalysis 芳香伯胺的 N-羟烷基化反应在合成氨基醇中具有 重要的应用, 因此引起研究者的广泛关注. 传统的 N-羟 烷基化反应试剂为环氧乙烷或环氧丙烷, 而这些环氧化 合物具有高毒性和致癌性, 所以存在环境和人身安全问 题. 另外, 由于这些环氧化物的易燃性, 使得反应必须 在较低的温度和密闭容器中进行[1~4] . 改进的方法是用 卤代乙醇或卤代异丙醇代替环氧化合物, 由于卤代醇也 有高毒性和腐蚀性, 所以并不能从根本上改变反应存在 的问题. 因此, 开发绿色的合成方法减少污染、提高反 应的安全性是 N-羟烷基化反应的重要研究方向. 碳酸 乙烯酯具有低的熔点(35 ℃)、不易燃、无毒, 且反应副 产物只有 CO2 等优点, 作为芳香胺的羟烷基化试剂优于 环氧化合物和卤代醇. 然而, 只有极少数文献对碳酸乙 烯酯和芳香胺的反应进行了研究. Shivarkar 等[5,6] 分别报 道了 Na-Y 分子筛对苯胺与碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯发 生N-羟烷基化反应的催化作用, 结果表明碳酸乙烯酯 或碳酸丙烯酯都具有良好的反应活性, 同时具有无毒、 安全等优点, 所以可以有效替代环氧化合物. Selva 等[7] 研究了膦离子液体对芳香胺与碳酸乙烯酯或碳酸丙烯 酯发生 N-羟烷基化反应的催化性能, 结果表明在反应 温度高于