12/22/2021
La acilación es una de las reacciones químicas orgánicas más comunes y los catalizadores comúnmente utilizados para las reacciones de acilación son la piridina y la trietilamina. En 1967, Litvinenko et al. descubrió que se usaba 4-dimetilaminopiridina (DMAP) para catalizar la reacción de benzoilación de m-cloroanilina, y la velocidad de reacción aumentó aproximadamente 104-105 veces en comparación con la piridina como catalizador. Por lo tanto, la 4-dimetilaminopiridina, como nuevo tipo de catalizador de acilación de alta eficiencia, ha atraído cada vez más el favor de la gente.
Introducción a la aplicación del catalizador eficiente DMAP
La acilación es una de las reacciones químicas orgánicas más comunes, y los catalizadores comúnmente utilizados para las reacciones de acilación son la piridina y la trietilamina. En 1967, Litvinenko et al. descubrieron que se utilizaba 4-dimetilaminopiridina (DMAP) para catalizar la reacción de benzoilación de m-cloroanilina, y la velocidad de reacción aumentó aproximadamente 104-105 veces en comparación con la piridina como catalizador. Por lo tanto, la 4-dimetilaminopiridina, como un nuevo tipo de catalizador de acilación de alta eficiencia, ha atraído cada vez más el favor de las personas. Además, la DMAP tiene un efecto catalítico significativo en muchas reacciones, como la reacción de eterificación, la reacción de esterificación, la reacción de alquilación y la reacción de protección de hidroxilo de alcoholes. Tiene amplias perspectivas de aplicación en los campos de la química analítica, la síntesis orgánica, la síntesis de fármacos, los pesticidas, los tintes, la química de las fragancias, la química de los polímeros, etc.
El DMAP se denomina "supercatalizador" porque el DMAP, como catalizador, tiene muchas ventajas, como una rápida velocidad de reacción, condiciones de reacción suaves, un alto rendimiento de reacción, una amplia gama de selección de disolventes y una menor dosis de catalizador [1].
Como catalizador, el DMAP se puede aplicar a los siguientes tipos de reacciones:
1. Reacción de acilación
El DMAP no solo puede catalizar la reacción de acilación de reactivos simples, sino que también aumenta significativamente la velocidad de reacción y el rendimiento de algunas reacciones de acilación de alcoholes y fenoles de baja actividad y alto impedimento estérico. El DMAP como catalizador puede aumentar el rendimiento de muchas reacciones de acilación. Puede alcanzar más del 90% y las condiciones de reacción son suaves, lo que se puede lograr a temperatura ambiente.
2. Reacción de esterificación
La reacción de esterificación del ácido carboxílico y el alcohol debe llevarse a cabo a una temperatura más alta. Bajo la acción del catalizador DMAP, puede avanzar rápidamente a temperatura ambiente. Por ejemplo, cuando la reacción de esterificación del aminoácido debe llevarse a cabo a alta temperatura, pero el producto de racemización es fácil de obtener a alta temperatura, cuando se agrega DMAP, no solo se produce una esterificación rápida a baja temperatura, sino que también se evita la racemización de las materias primas y los productos durante el proceso de reacción, lo que aumenta en gran medida el rendimiento de la reacción.
3. Eterificación de alcoholes y fenoles
El DMAP también se puede utilizar para catalizar la reacción de eterificación de alcoholes y fenoles.
Por ejemplo, utilizando DMAP como catalizador para catalizar la reacción de eterificación de alcohol y cloruro de tritilo, el rendimiento se puede incrementar entre un 20% y un 30%.
El uso de DMAP como catalizador para catalizar la reacción de fenol y carbonato de dimetilo no solo evita el uso de sulfato de dimetilo altamente tóxico, sino que también completa la reacción. Además del producto objetivo, los subproductos son CO2 y metanol, y no se producen tres desechos. Su fórmula de reacción es la siguiente:
4. Síntesis de macrociclos
El DMAP catalizó la síntesis de algunos compuestos macrocíclicos naturales, no solo puede mejorar significativamente las condiciones de reacción, sino que también mejora significativamente el rendimiento y la pureza del producto.
5. Reacción del isocianato
La reacción de los ácidos carboxílicos con isocianatos es mucho más rápida con DMAP que con piridina [2]. Por ejemplo, cuando el ácido fenilacético y el fenilisocianato reaccionan en diclorometano a 24 °C, se utiliza DMAP para catalizar la reacción durante 5 minutos y el rendimiento puede alcanzar el 66%; mientras que se utiliza piridina para catalizar la reacción, la reacción dura 2 horas y el rendimiento es solo del 53%.
Utilizando esta reacción, tiene amplias perspectivas de aplicación en la síntesis de antibióticos de la serie ampicilina.
Aplicación de DMAP en la síntesis de fármacos antitumorales
El ácido gambógico (ácido gambógico) es uno de los principales ingredientes activos de la medicina tradicional china Gambogic. Tiene actividad antitumoral contra una variedad de tumores, tiene una selectividad muy alta para la inhibición de células tumorales y no tiene un efecto obvio sobre el sistema hematopoyético normal y la función inmunológica. influencias. Sin embargo, la solubilidad del ácido gambógico en agua es muy pequeña, lo que afecta su valor medicinal. Matrine es uno de los principales ingredientes activos de la medicina tradicional china Sophora flavescens. Tiene un efecto inhibidor obvio sobre las células tumorales, no solo no daña las células normales, sino que incluso puede aumentar el número de glóbulos blancos y mejorar la función inmunológica del cuerpo. Los derivados modificados de matrine también tienen una mejor solubilidad en agua. Por esta razón, Hou Xuefeng, Chu Zhusheng, et al. utilizaron ácido gambógico y N-bencilmatrina para reaccionar con DMAP y clorhidrato de 1-(3-dimetilaminopropil)-3-etilcarbodiimida. Mediante la reacción de esterificación se sintetizó el éster de ácido N-bencilmatrina gambógico. La reacción puede transcurrir sin problemas gracias al efecto catalítico del DMAP, y las condiciones de reacción son suaves y el rendimiento del producto es alto.
El succinato de vitamina E [3], cuya fórmula molecular es C33H54O5, puede inhibir el crecimiento de diversas células tumorales, como el cáncer de mama y el cáncer de próstata, pero no tiene citotoxicidad ni efecto inhibidor sobre el crecimiento celular normal. Zheng Yansheng y Mo Qian utilizaron DMAP como catalizador para sintetizar succinato de vitamina E a partir de vitamina E y anhídrido succínico. El DMAP se utiliza como catalizador en el proceso de síntesis, que tiene un bajo consumo, una alta actividad catalítica, no corroe el equipo, no contamina el medio ambiente, tiene pocas reacciones secundarias, un proceso de producción simple y puede reducir los costos. Es un excelente catalizador para la síntesis de succinato de vitamina E. Tiene un buen valor de desarrollo industrial y perspectiva de aplicación.
La metileritromicina es un fármaco antiinflamatorio y antibacteriano macrólido. En comparación con la eritromicina, es más estable al ácido gástrico, tiene una buena absorción oral, una alta concentración en sangre, alcanza el valor máximo rápidamente (1 h ~ 2 h) y tiene una vida media prolongada. Las bacterias azul-positivas tienen un fuerte efecto antibacteriano. Por lo tanto, tiene el título laudatorio de "medicina de oro para el estómago". La preparación de derivados de eritromicina tri-O-acetilados es uno de los pasos clave en la síntesis de metileritromicina. El método de síntesis tradicional es reaccionar a 25 °C durante 10 días en presencia de piridina y anhídrido acético, y el rendimiento es del 95,2%. Liang Ya, Gao Suhua y otros utilizaron el catalizador DMAP para reaccionar con agitación a 25 °C durante 24 horas y catalizaron la síntesis de derivados de eritromicina tri-O-acetilados con un rendimiento del 95,7%. En comparación con el método tradicional, solo se necesitan 24 horas a la misma temperatura y la velocidad de reacción aumenta diez veces. Se puede observar que la síntesis catalítica de eritromicina tri-O-acetilada por DMAP tiene las ventajas de simplicidad, rapidez y alto rendimiento en comparación con los métodos tradicionales.
El benzoilfenobarbital, químicamente conocido como ácido 1-benzoil-5-etil-5-fenilbarbitúrico, es un profármaco del sedante fenobarbital, que es en sí mismo un fármaco antiepiléptico [4]. Comparado con el fenobarbital, tiene las características de menor toxicidad, menos efectos secundarios y menor dosis. Usando sal de plata de fenobarbital y cloruro de benzoilo para sintetizar benzoilfenobarbital bajo la condición de que no haya catalizador, el rendimiento es solo del 20%. Fan Chongguang y Ma Feng usaron fenobarbital y cloruro de benzoilo como materias primas, DMAP como catalizador y trietilamina como agente aglutinante de ácido. Cuando otras condiciones experimentales fueron las mismas, el rendimiento fue del 64% y el contenido fue del 99%.
Con la mejora de los requisitos de las personas para los herbicidas, es necesario encontrar mejores métodos sintéticos para aumentar el rendimiento de los pesticidas y lograr una producción de alta eficiencia. Debido a su baja toxicidad, ausencia de contaminación y ausencia de residuos, los derivados de amida de aminoácidos han atraído gradualmente la atención y el interés de las personas. Según los informes de la literatura relevante, los derivados de N-acilalanina tienen actividades biológicas insecticidas, bactericidas y herbicidas de alta eficiencia, y han atraído cada vez más interés debido a su amplia gama de actividades biológicas. Entre ellos, el ácido 5-aril-2-furancarboxílico y sus derivados son grupos con una actividad herbicida relativamente alta. Para encontrar los compuestos principales de nuevos pesticidas con mayor actividad, inserte ácido 5-o-clorofenil-2-furancarboxílico en el N-terminal de la alanina, conecte anilina sustituida en su C-terminal y use carbono N,N'-diciclohexílico Diimina (DCC) se utilizó como agente deshidratante para la acilación [5], y 4-dimetilaminopiridina (DMAP) se utilizó como acelerador de deshidratación para acelerar la velocidad de reacción. Se sintetizaron diez compuestos. Los resultados preliminares mostraron que el compuesto tenía cierta propiedad de herbicida. DMAP actúa como catalizador en su proceso de síntesis, desempeña un papel catalítico, acorta el tiempo de reacción y mejora la velocidad de reacción.
Los benzimidazoles y sus derivados son fungicidas agrícolas, inhibidores de virus de plantas, fungicidas y repelentes de insectos ampliamente utilizados. Chen Hong de mi país y otros eligieron trietilamina como agente aglutinante de ácido y DMAP como catalizador para sintetizar tres compuestos de éster de fenoxilactosa de benzimidazol. Los resultados experimentales relevantes muestran que el sistema DMAP/Et3N hace que el rendimiento del producto sea superior al 52,7% y tiene las ventajas de reducir la temperatura de reacción y acortar el tiempo de reacción. La actividad biológica muestra que su actividad anti-virus del mosaico del tabaco alcanza el 52,2%. Se puede ver que DMAP es un catalizador altamente eficiente en comparación con el método de transferencia de fase.
El dinitrocrotonato, un acaricida y fungicida, es una mezcla de dos isómeros. Este producto es desarrollado y producido comercialmente por Rohm&Hass. Las principales formulaciones del producto son WP, EC y DF, y se utiliza junto con fungicidas sistémicos. En 2005, Dow Chemical Company de los Estados Unidos solicitó el registro de este producto en Europa, y su mercado de ventas se concentra principalmente en Europa, América y Oriente Medio. En el proceso de síntesis de dinitrocrotonato, cuando la temperatura de reacción es de 30~40 °C, en comparación con catalizadores como dimetilformamida y trietilamina, se utiliza 4-dimetilaminopiridina como catalizador [6], y el resultado de la reacción es mejor. Bueno, el contenido de producto puede alcanzar el 95,4% y el rendimiento del producto puede alcanzar el 85,6%.
Como catalizador de acilación, el DMAP tiene un fuerte efecto catalítico en la reacción de acilación y se utiliza ampliamente en el proceso de síntesis de pesticidas.
El acetofos, investigado y desarrollado por Sandoz. AG en 1972, se utiliza principalmente en cultivos como árboles frutales, maíz, verduras, alfalfa y patatas para controlar dípteros, hemípteros, lepidópteros, coleópteros y otros cultivos. Es un tipo de insecticida organofosforado de alta eficacia, amplio espectro, no sistémico, de toxicidad por contacto y estomacal con baja toxicidad [7]. Debido a su alta eficacia y baja toxicidad, está muy en línea con la situación actual de la industria de plaguicidas de mi país y tiene amplias perspectivas de mercado. En los primeros informes sobre la síntesis de pirimetiona, la ruta sintética es larga, hay muchos pasos intermedios y no hay suministro de intermediarios clave en el mercado, lo que dificulta su producción industrial. En el estudio posterior, los factores que afectan el rendimiento de pirimetiona se investigaron a través de experimentos de un solo factor, y se obtuvieron las condiciones óptimas del proceso para la síntesis de pirimetiona. En el proceso de síntesis, cuando se utiliza 4-dimetilaminopiridina como catalizador, en comparación con los efectos catalíticos de catalizadores como el cloruro de dodecilbencilamonio y el bromuro de tetrabutilamonio, el rendimiento de la reacción aumenta rápidamente, lo que hace que el producto El rendimiento alcanzó el 91% y la pureza del producto fue del 74,0% en las condiciones del proceso, lo que alcanzó el mejor efecto del efecto catalítico. El uso de 4-dimetilaminopiridina hace que la síntesis de pirimetion alcance una alta eficiencia y un alto rendimiento.
Aunque existen muchos informes sobre el método de síntesis del insecticida y acaricida organofosforado quinalfos, la producción industrial es muy difícil [8], ya sea porque el rendimiento es bajo, lo que resulta en dificultades en el posprocesamiento y una gran cantidad de pérdida de solvente; la eficiencia es alta, se necesitan solventes costosos en el proceso de síntesis y la producción industrial también es limitada. En la investigación sobre la síntesis de Quetiaphos, se encontró que una de las principales razones del bajo rendimiento de Quetiaphos es la descomposición de Quetiaphos cuando se recupera el solvente no polar. Considerando que el solvente de la emulsión de Quetiaphos es xileno, por lo que nos centramos en la investigación Un método sintético que utiliza DMAP como catalizador. Los resultados experimentales relevantes muestran que el ciclo de reacción del método es corto, las condiciones son suaves y el rendimiento de Quetiaphos es superior al 90%. El método de síntesis ya no necesita destilar el solvente, reduce en gran medida la pérdida del solvente y la contaminación del medio ambiente, y el proceso de síntesis es simple de operar, evita efectivamente la descomposición del producto a alta temperatura y reduce el costo de producción.
Con la mejora de la tecnología de síntesis de acilación, el alcance y la cantidad de DMAP también están aumentando gradualmente. Debido a las características de materias primas fáciles de obtener, síntesis simple, bajo costo, baja toxicidad, sin mal olor, uso conveniente, efecto catalítico sobresaliente y almacenamiento estable en catalizadores de acilación ultraeficientes, el DMAP se usa cada vez más en la reacción de síntesis orgánica. El principal problema en la actualidad en el país es
El DMAP es caro, su aplicación en la industria no es alta y sus beneficios económicos no son significativos. Por lo tanto, es necesario fortalecer la investigación sobre su tecnología sintética, con el fin de reducir el costo de producción, ampliar el uso y expandir su rango de aplicación en la síntesis orgánica para satisfacer las necesidades de la producción química.
Referencias:
[1] Liao Lian'an, Guo Qiling. Síntesis de 4-dimetilaminopiridina y su reacción orgánica catalítica [J]. Química sintética, 1995, 3(3): 215
[2] Li Ying. Introducción de una clase de catalizadores de acilación eficientes: dialquilaminopiridinas[J]. Chemical Reagents, 1982, 4(2): 88
[3] Cao Guanghong. Síntesis y aplicación de 4-dimetilaminopiridina [J]. Industria química de Hubei, 1994, 2:16
[4] Yang Haikang, Li Wenxia, etc. Mejora del método de síntesis de 4-dimetilaminopiridina [J]. Chemical Reagents, 1990, 12(1): 56
[5] Li Baoqing. Síntesis de un catalizador de acilación eficaz, la 4-dimetilaminopiridina [J]. Chemical World, 1992, 8:344
[6] King H y Ware L L. 4-tiopiridona y sustancias derivadas [J].J Chem Sot, 1939, 873
[7] Zeng Wenping, Duan Xiangsheng, Nie Ping, etc. Síntesis y aplicación de pirimifos[J]. Industria química de Hunan, 2000, 30(2):17
[8] Yu Tianxiang, Qian Yongfang, etc. Síntesis catalítica de pirimidinoxón [J]. 1988, 27(5): 16
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