Anwendung von Efficient Catalyst DMAP

Einführung in die Anwendung von Efficient Catalyst DMAP

Die Acylierung ist eine der häufigsten organischen chemischen Reaktionen und die am häufigsten verwendeten Katalysatoren für Acylierungsreaktionen sind Pyridin und Triethylamin. Im Jahr 1967 stellten Litwinenko et al. fanden heraus, dass 4-Dimethylaminopyridin (DMAP) zur Katalyse der Benzoylierungsreaktion von m-Chloranilin verwendet wurde und die Reaktionsgeschwindigkeit im Vergleich zu Pyridin als Katalysator um etwa das 104–105-fache stieg. Daher erfreut sich 4-Dimethylaminopyridin als neuartiger hocheffizienter Acylierungskatalysator immer größerer Beliebtheit. Darüber hinaus hat DMAP eine erhebliche katalytische Wirkung auf viele Reaktionen wie Veretherungsreaktionen, Veresterungsreaktionen, Alkylierungsreaktionen und Hydroxylschutzreaktionen von Alkoholen. Es verfügt über breite Anwendungsaussichten in den Bereichen analytische Chemie, organische Synthese, Arzneimittelsynthese, Pestizide, Farbstoffe, Duftstoffchemie, Polymerchemie usw.

DMAP wird als „Superkatalysator" bezeichnet, da DMAP als Katalysator viele Vorteile bietet, wie z. B. eine schnelle Reaktionsgeschwindigkeit, milde Reaktionsbedingungen, eine hohe Reaktionsausbeute, eine große Auswahl an Lösungsmitteln und eine geringere Katalysatordosierung [1].

Als Katalysator kann DMAP auf folgende Reaktionstypen angewendet werden:

1. Acylierungsreaktion

DMAP kann nicht nur die Acylierungsreaktion einfacher Reaktanten katalysieren, sondern auch die Reaktionsgeschwindigkeit und Ausbeute einiger Acylierungsreaktionen mit hoher sterischer Hinderung, Alkohol und Phenol mit geringer Aktivität erheblich steigern. DMAP als Katalysator kann die Ausbeute vieler Acylierungsreaktionen steigern. Sie kann mehr als 90 % erreichen und die Reaktionsbedingungen sind mild, was bei Raumtemperatur realisierbar ist.

2. Veresterungsreaktion

Die Veresterungsreaktion von Carbonsäure und Alkohol muss bei höheren Temperaturen durchgeführt werden. Unter der Wirkung des DMAP-Katalysators kann es bei Raumtemperatur schnell ablaufen. Wenn beispielsweise die Veresterungsreaktion einer Aminosäure bei hoher Temperatur durchgeführt werden muss, das Racemisierungsprodukt jedoch bei hoher Temperatur leicht zu erhalten ist, wenn DMAP hinzugefügt wird, wird nicht nur eine schnelle Veresterung bei niedriger Temperatur erreicht, sondern auch die Racemisierung vermieden Rohstoffe und Produkte während des Reaktionsprozesses, wodurch die Reaktionsausbeute erheblich erhöht wird.

3. Veretherung von Alkoholen und Phenolen

DMAP kann auch zur Katalyse der Veretherungsreaktion von Alkoholen und Phenolen verwendet werden.

Beispielsweise kann durch den Einsatz von DMAP als Katalysator zur Katalyse der Veretherungsreaktion von Alkohol und Tritylchlorid die Ausbeute um 20 bis 30 % gesteigert werden.

Durch die Verwendung von DMAP als Katalysator zur Katalyse der Reaktion von Phenol und Dimethylcarbonat kann nicht nur die Verwendung von hochgiftigem Dimethylsulfat vermieden, sondern auch die Reaktion abgeschlossen werden. Als Nebenprodukte entstehen neben dem Zielprodukt CO2 und Methanol, es fallen keine drei Abfälle an. Seine Reaktionsformel lautet wie folgt:

4. Synthese von Makrozyklen

DMAP katalysierte die Synthese einiger natürlicher makrozyklischer Verbindungen, die nicht nur die Reaktionsbedingungen, sondern auch die Ausbeute und Produktreinheit deutlich verbessern.

5. Isocyanatreaktion

Die Reaktion von Carbonsäuren mit Isocyanaten verläuft bei DMAP deutlich schneller als bei Pyridin [2]. Wenn beispielsweise Phenylessigsäure und Phenylisocyanat in Dichlormethan bei 24 °C reagieren, wird DMAP verwendet, um die Reaktion 5 Minuten lang zu katalysieren, und die Ausbeute kann 66 % erreichen; Obwohl Pyridin zur Katalyse der Reaktion verwendet wird, dauert die Reaktion zwei Stunden und die Ausbeute beträgt nur 53 %. %.

Die Nutzung dieser Reaktion hat breite Anwendungsaussichten bei der Synthese von Antibiotika der Ampicillin-Reihe.

Anwendung von DMAP bei der Synthese von Antitumormitteln

Gamboginsäure (Gambogsäure) ist einer der Hauptwirkstoffe der traditionellen chinesischen Medizin Gambogic. Es verfügt über eine Antitumoraktivität gegen eine Vielzahl von Tumoren, weist eine sehr hohe Selektivität bei der Hemmung von Tumorzellen auf und hat keine offensichtliche Wirkung auf das normale hämatopoetische System und die Immunfunktion. Einflüsse. Allerdings ist die Löslichkeit von Gamboginsäure in Wasser sehr gering, was ihren medizinischen Wert beeinträchtigt. Matrine ist einer der Hauptwirkstoffe der traditionellen chinesischen Medizin Sophora flavescens. Es hat eine offensichtliche hemmende Wirkung auf Tumorzellen und schädigt nicht nur normale Zellen nicht, sondern kann sogar die Anzahl weißer Blutkörperchen erhöhen und die Immunfunktion des Körpers verbessern. Die modifizierten Derivate von Marine weisen außerdem eine bessere Wasserlöslichkeit auf. Aus diesem Grund haben Hou Xuefeng, Chu Zhusheng et al. verwendeten Gamboginsäure und N-Benzylamin zur Reaktion mit DMAP und 1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimidhydrochlorid. Im Rahmen der Veresterungsreaktion wurde N-Benzyl-Marine-Gamboginsäureester synthetisiert. Dank der katalytischen Wirkung von DMAP verläuft die Reaktion reibungslos, die Reaktionsbedingungen sind mild und die Produktausbeute hoch.

Vitamin E-Succinat [3], die Summenformel C33H54O5, kann das Wachstum verschiedener Tumorzellen wie Brustkrebs und Prostatakrebs hemmen, hat jedoch keine Zytotoxizität und hemmende Wirkung auf das normale Zellwachstum. Zheng Yansheng und Mo Qian verwendeten DMAP als Katalysator, um Vitamin E-Succinat aus Vitamin E und Bernsteinsäureanhydrid zu synthetisieren. DMAP wird als Katalysator im Syntheseprozess verwendet, der einen geringen Verbrauch, eine hohe katalytische Aktivität, keine Korrosion der Ausrüstung, keine Umweltverschmutzung, wenige Nebenreaktionen, einen einfachen Produktionsprozess und eine Kostensenkung aufweist. Es ist ein ausgezeichneter Katalysator für die Synthese von Vitamin E-Succinat. Es verfügt über einen guten industriellen Entwicklungswert und gute Anwendungsaussichten.

Anwendung von DMAP in der Antibiotikasynthese

Methylerythromycin ist ein entzündungshemmendes und antibakterielles Makrolid-Medikament. Im Vergleich zu Erythromycin ist es stabiler gegenüber Magensäure, hat eine gute orale Absorption, eine hohe Blutkonzentration, erreicht schnell den Spitzenwert (1 bis 2 Stunden) und hat eine lange Halbwertszeit. Blau-positive Bakterien haben eine starke antibakterielle Wirkung. Daher trägt es den lobenden Titel „goldene Magenmedizin". Die Herstellung tri-O-acetylierter Erythromycin-Derivate ist einer der Schlüsselschritte bei der Synthese von Methylerythromycin. Die traditionelle Synthesemethode besteht darin, 10 Tage lang bei 25 °C in Gegenwart von Pyridin und Essigsäureanhydrid zu reagieren, und die Ausbeute beträgt 95,2 %. Liang Ya, Gao Suhua und andere setzten den DMAP-Katalysator für eine 24-stündige Reaktion unter Rühren bei 25 °C ein und katalysierten die Synthese von tri-O-acetylierten Erythromycin-Derivaten mit einer Ausbeute von 95,7 %. Im Vergleich zur herkömmlichen Methode benötigt es nur 24 Stunden bei gleicher Temperatur und die Reaktionsgeschwindigkeit wird um das Zehnfache erhöht. Es ist ersichtlich, dass die katalytische Synthese von tri-O-acetyliertem Erythromycin durch DMAP im Vergleich zu herkömmlichen Methoden die Vorteile Einfachheit, Schnelligkeit und hohe Ausbeute aufweist.

Benzoylphenobarbital, chemisch bekannt als 1-Benzoyl-5-ethyl-5-phenylbarbitursäure, ist ein Prodrug des Sedativums Phenobarbital, das selbst ein Antiepileptikum ist [4]. Im Vergleich zu Phenobarbital zeichnet es sich durch eine geringere Toxizität, weniger Nebenwirkungen und eine geringere Dosierung aus. Unter Verwendung von Phenobarbital-Silbersalz und Benzoylchlorid zur Synthese von Benzoylphenobarbital ohne Katalysator beträgt die Ausbeute nur 20 %. Fan Chongguang und Ma Feng verwendeten Phenobarbital und Benzoylchlorid als Rohstoffe, DMAP als Katalysator und Triethylamin als säurebindendes Mittel. Bei gleichen anderen Versuchsbedingungen betrug die Ausbeute 64 % und der Gehalt 99 %.

Anwendung von DMAP in der Herbizidsynthese

Da der Bedarf der Menschen an Herbiziden steigt, ist es notwendig, bessere Synthesemethoden zu finden, um den Ertrag von Pestiziden zu steigern und eine hocheffiziente Produktion zu erreichen. Aufgrund ihrer geringen Toxizität, keiner Umweltverschmutzung und keiner Rückstände haben Aminosäureamid-Derivate nach und nach die große Aufmerksamkeit und Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen. Relevanten Literaturberichten zufolge weisen N-Acylalanin-Derivate hochwirksame insektizide, bakterizide und herbizide biologische Aktivitäten auf und erregen aufgrund ihres breiten Spektrums an biologischen Aktivitäten immer mehr Interesse. Unter diesen sind 5-Aryl-2-furancarbonsäure und ihre Derivate Gruppen mit relativ hoher herbizider Wirkung. Um die Leitverbindungen neuer Pestizide mit höherer Aktivität zu finden, fügen Sie 5-o-Chlorphenyl-2-furancarbonsäure am N-Terminus von Alanin ein, verbinden Sie substituiertes Anilin am C-Terminus und verwenden Sie N, N'-Dicyclohexylkohlenstoff-Diimin (DCC) wurde als Dehydratisierungsmittel für die Acylierung verwendet [5] und 4-Dimethylaminopyridin (DMAP) wurde als Dehydratisierungsbeschleuniger verwendet, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu beschleunigen. Zehn Verbindungen wurden synthetisiert. Vorläufige Ergebnisse zeigten, dass die Verbindung bestimmte Herbizide enthielt. DMAP fungiert in seinem Syntheseprozess als Katalysator, spielt eine katalytische Rolle, verkürzt die Reaktionszeit und verbessert die Reaktionsgeschwindigkeit.

Anwendung von DMAP bei der Synthese von Fungiziden

Benzimidazole und ihre Derivate sind weit verbreitete landwirtschaftliche Fungizide, Pflanzenvirenhemmer, Fungizide und Insektenschutzmittel. Chen Hong aus meinem Land und andere wählten Triethylamin als säurebindendes Mittel und DMAP als Katalysator, um drei Benzimidazol-Phenoxy-Lactoseester-Verbindungen zu synthetisieren. Relevante experimentelle Ergebnisse zeigen, dass das DMAP/Et3N-System eine Produktausbeute von mehr als 52,7 % erzielt und den Vorteil hat, dass die Reaktionstemperatur gesenkt und die Reaktionszeit verkürzt wird. Die biologische Aktivität zeigt, dass die Anti-Tabak-Mosaikvirus-Aktivität 52,2 % erreicht. Es zeigt sich, dass DMAP im Vergleich zur Phasentransfermethode ein hocheffizienter Katalysator ist.

Das Akarizid und Fungizid Dinitrocrotonat ist eine Mischung aus zwei Isomeren. Dieses Produkt wird von Rohm & Haas entwickelt und kommerziell hergestellt. Die Hauptformulierungen des Produkts sind WP, ​​EC und DF und es wird in Verbindung mit systemischen Fungiziden verwendet. Im Jahr 2005 beantragte die US-amerikanische Dow Chemical Company die Registrierung dieses Produkts in Europa und ihr Absatzmarkt konzentriert sich hauptsächlich auf Europa, Amerika und den Nahen Osten. Im Syntheseprozess von Dinitrocrotonat wird bei einer Reaktionstemperatur von 30 bis 40 °C im Vergleich zu Katalysatoren wie Dimethylformamid und Triethylamin 4-Dimethylaminopyridin als Katalysator verwendet [6], und das Reaktionsergebnis ist besser. Gut, der Produktgehalt kann 95,4 % erreichen und die Produktausbeute kann 85,6 % erreichen.

Anwendung von DMAP in der Synthese von Pestiziden

Als Acylierungskatalysator hat DMAP eine starke katalytische Wirkung auf die Acylierungsreaktion und wird häufig im Syntheseprozess von Pestiziden eingesetzt.

Acetophos wurde von Sandoz erforscht und entwickelt. AG im Jahr 1972 wurde hauptsächlich in Nutzpflanzen wie Obstbäumen, Mais, Gemüse, Luzerne und Kartoffeln zur Bekämpfung von Diptera, Hemiptera, Lepidoptera, Coleoptera und anderen Nutzpflanzen eingesetzt. Es handelt sich um eine Art hochwirksames Organophosphor-Insektizid mit breitem Wirkungsspektrum, nicht-systemischem Kontakt und Magentoxizität mit geringer Toxizität [7]. Aufgrund seiner hohen Effizienz und geringen Toxizität entspricht es sehr gut der aktuellen Situation der Pestizidindustrie meines Landes und verfügt über breite Marktaussichten. In den frühen Berichten über die Synthese von Pyrimethion wurde darauf hingewiesen, dass der Syntheseweg lang ist, es viele Zwischenschritte gibt und es auf dem Markt kein Angebot an wichtigen Zwischenprodukten gibt, was die industrielle Produktion erschwert. In der späteren Studie wurden die Faktoren, die die Ausbeute an Pyrimethion beeinflussen, durch Einzelfaktorexperimente untersucht und die optimalen Prozessbedingungen für die Synthese von Pyrimethion ermittelt. Wenn im Syntheseprozess 4-Dimethylaminopyridin als Katalysator verwendet wird, steigt die Reaktionsausbeute im Vergleich zu den katalytischen Wirkungen von Katalysatoren wie Dodecylbenzylammoniumchlorid und Tetrabutylammoniumbromid schnell an, wodurch das Produkt erreicht wird. Die Ausbeute erreichte 91 % und die Produktreinheit betrug 74,0 % unter den Prozessbedingungen, die den besten Effekt der katalytischen Wirkung erreichten. Durch die Verwendung von 4-Dimethylaminopyridin erreicht die Synthese von Pyrimethion eine hohe Effizienz und hohe Ausbeute.

Obwohl es viele Berichte über die Methode zur Synthese des Organophosphor-Insektizids und Akarizids Quinalphos gibt, ist die industrielle Produktion sehr schwierig [8], weil entweder die Ausbeute gering ist, was zu Schwierigkeiten bei der Nachbearbeitung führt, oder ein großer Lösungsmittelverlust auftritt; Die Effizienz ist hoch, im Syntheseprozess werden teure Lösungsmittel benötigt und auch die industrielle Produktion ist begrenzt. Bei der Forschung zur Synthese von Quetiaphos wurde festgestellt, dass einer der Hauptgründe für die geringe Ausbeute an Quetiaphos die Zersetzung von Quetiaphos bei der Rückgewinnung des unpolaren Lösungsmittels ist. Da das Lösungsmittel der Quetiaphos-Emulsion Xylol ist, konzentrieren wir uns auf die Erforschung einer Synthesemethode unter Verwendung von DMAP als Katalysator. Relevante experimentelle Ergebnisse zeigen, dass der Reaktionszyklus der Methode kurz ist, die Bedingungen mild sind und die Ausbeute an Quetiaphos über 90 % beträgt. Das Syntheseverfahren erfordert keine Destillation des Lösungsmittels mehr, reduziert den Verlust des Lösungsmittels und die Umweltverschmutzung erheblich, und der Syntheseprozess ist einfach durchzuführen, vermeidet wirksam die Zersetzung des Produkts bei hohen Temperaturen und senkt die Produktionskosten .

Mit der Verbesserung der Acylierungssynthesetechnologie nehmen auch Umfang und Menge von DMAP allmählich zu. Aufgrund der Eigenschaften leicht zu beschaffender Rohstoffe, einfacher Synthese, geringer Kosten, geringer Toxizität, keinem schlechten Geruch, bequemer Verwendung, hervorragender katalytischer Wirkung und stabiler Lagerung in hocheffizienten Acylierungskatalysatoren wird DMAP zunehmend in der organischen Synthese eingesetzt Reaktionen. Das Hauptproblem im Land ist derzeit

DMAP ist teuer, seine Anwendung in der Industrie ist nicht weit verbreitet und seine wirtschaftlichen Vorteile sind nicht signifikant. Daher ist es notwendig, die Forschung zu seiner Synthesetechnologie zu verstärken, die Produktionskosten zu senken, seine Verwendung zu erweitern und seinen Anwendungsbereich in der organischen Synthese zu erweitern, um den Anforderungen der chemischen Produktion gerecht zu werden.

Verweise:

[1] Liao Lian'an, Guo Qiling. Synthese von 4-Dimethylaminopyridin und seine katalytische organische Reaktion[J]. Synthetische Chemie, 1995, 3(3): 215

[2] Li Ying. Wir stellen eine Klasse effizienter Acylierungskatalysatoren vor: Dialkylaminopyridine[J]. Chemical Reagents, 1982, 4(2): 88

[3] Cao Guanghong. Synthese und Anwendung von 4-Dimethylaminopyridin [J]. Hubei Chemical Industry, 1994, 2:16

[4] Yang Haikang, Li Wenxia usw. Verbesserung der Synthesemethode von 4-Dimethylaminopyridin [J]. Chemische Reagenzien, 1990, 12(1): 56

[5] Li Baoqing. Synthese des effizienten Acylierungskatalysators 4-Dimethylaminopyridin [J]. Chemical World, 1992, 8:344

[6] King H und Ware L L. 4-Theorie überarbeitete und abgeleitete Substanzen [J]. J Chem Sot, 1939, 873

[7] Zeng Wenping, Duan Xiangsheng, Nie Ping usw. Synthese und Anwendung von Pyrimiphos[J]. Hunan Chemical Industry, 2000, 30(2):17

[8] Yu Tianxiang, Qian Yongfang usw. Katalytische Synthese von Pyrimidin auf [J]. 1988, 27(5): 16