3.2 硫原子上的甲基化反应 17
4 DMC 参与的羧甲基化反应 17
4.1 吲哚类的羧甲基化反应 17
4.2 苯胺类的羧甲基化反应 19
5 DMC参与的脱肟反应 20
6 DMC的拓展反应 22
7可能的反应机理 23
结论 23
致谢 24
参考文献 24
附录 28
1 文献综述——碳酸二甲酯的研究进展
1.1研究背景
传统化学工业中所使用的化学原料有很大一部分是有毒的,有些是剧毒的,对人类有较大的危害;并且,化学工业向大气、水和土壤排放有毒、有害的物质,对人类的生存环境产生了负面影响。因此,传统的化学与化工正面临着可持续发展要求的挑战,从而需要大力研究和开发从源头上减少和消除污染的绿色化学(Green Chemistry)。绿色化学又称环境友好化学(Environmentally Friendly Chemistry)、环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)、清洁化学(Clean Chemistry),绿色化学的目标是不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物,它是一门从源头上阻止污染的化学[1]。
如何实现绿色化学的目标,是当前化学、化工界研究的热点问题之一。绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的,如下图所示[2]:
绿色化学的实现途径可以概括为以下几个方面[3]:(1)开发原子经济性反应、(2)提高反应产物的选择性、(3)采用无毒无害的原料、(4)采用无毒无害的催化剂、(5)采用无毒无害的溶剂、(6)设计生产环境友好产品、(7)利用可再生资源合成化学品、(8)利用有机电化学合成方法。其中寻找无毒无害的基本化工原料是比较重要的一项内容。
碳酸二甲酯(dimethyl carbonate,简称 DMC)是一个新型绿色化学品,其毒性很低,早在1992 年欧洲就把它列为非毒性化学品[4]。它可替代光气、硫酸二甲酯及卤代甲烷等剧毒或致癌物用作甲基化和羰基化试剂,并能参与许多化学反应[5-6]。
目前关于DMC应用于(羧)甲基化反应的研究较多,但是反应一般需要在路易斯酸催化和高温(120-200℃)条件下才可以进行。反应过程能耗较大,条件比较苛刻,产率较低,限制了DMC在工业中的广泛应用。本课题旨在通过选择合适的含硫试剂优化反应条件,使DMC参与的(羧)甲基化反应可以在温和条件下进行,降低能耗,取得较高的收率。
1.2碳酸二甲酯的性质
1.2.1物理性质
碳酸二甲酯的分子式为 C3H6O3,结构简式为CH3OCOOCH3。它在常温下是一种无色透明、略带香的液体。熔点 4℃,沸点 90.3℃,相对密度 1.071(20℃),折光率 1.316(20℃),闪点 17℃,着火点 465℃,粘度 0.625×10ˉ³Pa⋅s(20℃),介电率 2.6,溶解度 13.9 g/100gH2O,在 350℃以上高温分解,基本无毒,对金属无腐蚀性,能以任意比与有机溶剂醇、酮、酯混合,是一种优良的溶剂。
1.2.2化学性质
碳酸二甲酯具有酯的通性。与水会发生水解反应,但速度缓慢;在碱性或酸性条件下,水解加快,生成甲醇和二氧化碳。碳酸二甲酯分子中含有-CO、-CH3、-COOCH3等基团,具有各种反应活性,能与含活泼氢基团的化合物如醇、酚、胺、酯等进行羰基化、甲基化及甲氧羰基化等反应。