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第二節 烷烴的脫氫反應

烷烴脫氫生成不飽和化合物,屬于氧化反應的一種。脫氫和氫化反應是可逆過程,反應是在催化劑存在下進行的,反應方向取決于反應溫度。一般而言,高溫有利于脫氫,而低溫有利于氫化。例如:

六元脂環類化合物脫氫生成芳烴類化合物稱為芳構化反應,是工業上制備芳烴的重要方法,環烯則更容易脫氫生成芳烴。C6~C8的直鏈烷烴也可以在鉑催化劑存在下芳構化生成苯類化合物,稱為鉑重整。工業上實現芳構化的催化劑主要是鉑、鈀、鎳等。有時也可以使用硫、硒等作為催化劑。

脫氫反應在工業上有十分重要的用途。一些小分子的烯烴化合物如乙烯、丙烯、丁二烯、異戊二烯等都可以通過脫氫反應來大量生產。

胃病治療藥物格隆溴銨(Glycopyrronium Bromide)等的中間體苯乙烯(2)可以通過乙苯的脫氫來制備。

吲唑作為吲哚的生物電子等排體,受到藥物合成工作者的廣泛重視。許多具有生物活性的吲哚衍生物,如色氨酸、色胺、5-羥基色胺等以及具有很強抗輻射作用的5-甲氧基色胺等的吲唑衍生物已相繼合成出來,這些化合物都不同程度地保留了原吲哚衍生物的活性。化療止吐藥鹽酸格拉司瓊(Granisetron Hydrocholride)分子中即含有吲唑環結構。吲唑的一條合成路線就是采用脫氫的方法。

吲唑(Indazole),C7H6N2,118.14。白色固體。mp 146~147℃。

制法 林原斌,劉展鵬,陳紅飚.有機中間體的制備與合成.北京:科學出版社,2006,707.

于安有攪拌器、回流冷凝器的3 L反應瓶中,加入4,5,6,7-四氫吲唑(2)50g(0.41 mol),5%的Pd-C催化劑35 g,干燥的十氫萘1 L,加熱回流反應24 h。趁熱過濾除去催化劑,濾液冷卻后放置過夜。過濾析出的固體,100 mL石油醚洗滌,空氣中干燥。將得到的固體物溶于750 mL熱苯中,加入4g活性炭脫色。過濾,冷凍過夜。過濾,空氣中干燥,得化合物(1)32~36 g,收率66%~76%,mp146~147℃。

DDQ也是實驗室中常用的轉移脫氫試劑。例如:

又如消炎鎮痛藥卡洛芬(Carprofen)原料藥的合成。

卡洛芬[(+/-)-6-氯-α-甲基咔唑-2-乙酸](Carprofen, 6-Chloro-α-methyl-9H-carbazole-2-acetic acid)。C15H12ClNO2,273.73。結晶。mp 197~198℃。

制法 陳芬兒.有機藥物合成法:第一卷.北京:中國醫藥科技出版社,1999:312.

6-氯-α-甲基咔唑-2-乙酸乙酯(3):于鋁箔包裹的干燥反應瓶中,加入6-氯-α-甲基-1,2,3,4-四氫咔唑-2-乙酸乙酯(2)4.9 g(0.11 mol),四氯苯醌56.0 g(0.23 mol),二甲苯350 mL,氮氣保護,攪拌回流6 h。室溫靜置過夜,棄去上層清液。剩余物中加入熱苯100 mL,攪拌,棄去上層清液,重復3次。剩余物中加入乙醚300 mL,用2 mol/L的氫氧化鈉溶液提取(100mL×3)。有機層水洗至中性,無水硫酸鎂干燥。過濾,濃縮。剩余物中加入甲醇50 mL,洗出結晶。過濾,干燥,得化合物(3)14.8 g,收率43%,mp 106~107.5℃。

卡洛芬(1):于反應瓶中加入化合物(3)1 g(0.036 mol),乙醇100 mL,氮氣保護,加入3 mol/L的氫氧化鈉100 mL,回流2 h。減壓濃縮后,加入300 mL水和200 g碎冰,以鹽酸調至pH 1~2,乙醚提取(200 mL×3),合并有機層,水洗,無水硫酸鎂干燥。過濾,濃縮,得產品9.8 g。用氯仿重結晶,得精品(1)6.2 g,收率62%,mp 197~198℃。

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