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酮的硅氢加成反应是一种合成烷基硅醚,进而水解合成醇的方法。通过催化潜手性酮和含氢硅烷的硅氢加成反应,然后经过水解作用得到醇,为合成手性醇提供了一个方便的途径,并广泛应用于现代有机合成和工业生产化学药品、香水等领域。许多过渡金属化合物,特别是含钌、铑、铱、锌和铜化合物已经广泛应用于催化硅氢加成反应,但还存在催化剂成本较高,难以重复利用,以及催化剂流失等问题。研制高效、低污染硅氢加成反应催化剂已成为研究的热点。
在本论文中,我们采用叔丁醇钾处理镁铝水滑石得到Mg-Al-O-t-Bu,并以Mg-Al-O-t-Bu为催化剂,催化酮与三乙氧基硅烷硅氢加成反应。实验结果表明,在室温下,无溶剂,Mg-Al-O-t-Bu用量为0.01 g,酮1.0 mmol,三乙氧基硅烷2.0 mmol,反应时间为0.5 h,苯乙酮的转化率高达98％。我们还对催化剂进行了改性研究,通过实验我们发现增大水滑石中Mg的比例、对水滑石进行焙烧、在水滑石制备过程中加入Zn2+、Cu2+离子,这些方法都能不同程度提高催化剂的活性。
在实验过程中,我们发现以Cu-Mg-Al-OAc、Zn-Mg—Al-I为催化剂,催化酮的硅氢加成反应也具有很好的效果。在此基础上我们系统考察了Cu-Mg-Al-OAc、Zn-Mg-Al-I作为酮硅氢加成反应催化剂的催化性能,详细研究了催化剂用量、反应温度、反应溶剂、含氢硅烷的种类以及硅烷用量等因素对其催化性能的影响。优化实验条件表明:以Cu-Mg-Al-OAc作为催化剂,70℃,无溶剂,酮1.0 mmol,三乙氧基硅烷2.0 mmol,Cu-Mg-Al-OAc的用量为0.05 g,反应24 h,苯乙酮的转化率高达98％。以Zn-Mg-Al-I作为催化剂,70℃,无溶剂,酮1.0 mmol,三乙氧基硅烷2.0 mmol,Zn-Mg—Al-I的用量为0.05 g,反应时间为24 h,苯乙酮的转化率高达96％。
Mg-Al-O-t-Bu、Cu-Mg-Al-OAc和Zn-Mg-Al-I催化酮的硅氢加成反应,具有反应条件温和、操作简单、环境污染少等优点。因此具有很好的理论研究和工业应用价值,可进一步推进金属催化酮硅氢加成反应研究的发展。