图 1 反应温度对3a收率的影响 Figure 1. Product yield of compound 3a at different temperatures 以2-甲基喹啉(1a)和4-硝基苯甲醛(2a)的反应为例, 对反应条件进行优化.
首先, 在1a：2a的物质的量比为1：1, 水的用量为2 mL的条件下, 研究了温度对反应的影响, 让反应分别在110, 130, 150, 170和240 ℃的温度下反应2 h, 实验结果如图 1所示, 从图中可以看到, 从110 ℃到150 ℃, 1-(4-硝基苯基)-2-(喹啉-2-基)乙醇(3a)的产率随着温度的升高而增加; 然而, 当温度高于150 ℃时, 由于副产物的增多导致3a产率显著下降.故选用150 ℃为最佳反应温度.
图 1 反应温度对3a收率的影响 Figure 1. Product yield of compound 3a at different temperatures
在反应温度为150 ℃, 1a：2a的物质的量比为1：1, 水的用量为2 mL的条件下, 研究了反应时间对3a产率的影响, 结果见图 2.从图 2中可以看到, 随着反应时间的延长, 3a的产率显著增加并在2 h时达到最大值, 继续延长反应时间产率开始随之下降.因此, 将反应时间2 h选为最佳反应时间用于之后研究.
图 2 反应时间对3a收率的影响 Figure 2. Product yield of compound 3a at different time
通常, 反应物的物质的量比对产物的产率也有很大的影响, 所以, 继续考察了1a：2a不同的物质的量比对3a产率的影响.实验结果如表 1所示.从表 1中可以看出, 随着1a和2a的物质的量比不断增加, 化合物3a的产率不断增加, 当1a：2a的物质的量比为2：1时, 化合物3a的产率达到最大值80%(表 1, Entry 3).
表 1 化合物3a在1a和2a不同物质的量比下的产率a Table 1. Yields of compound 3a at different molar ratio of compounds 1a and 2a
| Entry | Time/h | Temp./℃ | Molar ratio of 1a:2a | Yield/% |
| 1 | 2 | 150 | 1.0:1 | 54 |
| 2 | 2 | 150 | 1.5:1 | 66 |
| 3 | 2 | 150 | 2.0:1 | 80 |
| 4 | 2 | 150 | 2.5:1 | 73 |
| a 2 mL of water. | ||||
进一步, 研究了水的用量对该反应的影响.本文使用的水热反应釜容积为10 mL, 在其他条件不变的情况下, 不同的水量会导致不同的内部压力, 进而对反应产生显著影响, 具体结果见表 2.从表 2中可以看出, 当水量为2 mL时化合物3a产率达最大值80 %, 过量的水会使产物产率显著下降, 可能是过高的反应压力导致了副反应的发生.
表 2 水的用量对化合物3a产率的影响a Table 2. Effect of amount of water on the yield of compound 3a
| Entry | Time/h | Temperature/℃ | Water/mL | Yield/% |
| 1 | 2 | 150 | 1 | 70 |
| 2 | 2 | 150 | 2 | 80 |
| 3 | 2 | 150 | 3 | 55 |
| 4 | 2 | 150 | 4 | 51 |
| a: n(1a):n(2a)＝2:1. | ||||
综上, 合成化合物3a的最佳条件为:在高温高压水热反应釜中, 以水为溶剂, 反应温度150 ℃, 反应时间2 h, 1a和2a的物质的量比为2：1, 在10 mL的水热反应釜中, 水的用量为2 mL.
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