3-戊烯-2-酮的应用与有关研究

发布日期:2024/10/11 10:28:47

简述

3-戊烯-2-酮的分子式为C₅H₈O，分子量为84.11，存在于蔓越桔、欧洲越桔、炒花生、马铃薯片等物质中，常用作合成试剂和卷烟香料。3-戊烯-2-酮常温常压下表现为无色液体，溶于水、乙醚、丙酮，相对密度比水小，约为0.862g/mL。

3-戊烯-2-酮.jpg

制备方法

将氯丙酮加入三苯基膦的甲苯溶液中或加入亚磷酸三乙酯中，升温回流反应，得到磷盐；将所得磷盐溶解在有机溶剂中，加入强碱，搅拌2～3小时，反应完成，得到磷叶立德；将磷叶立德加入乙醛水溶液或三聚乙醛，搅拌至反应完成即可得到3-戊烯-2-酮[1]。

应用

向3-戊烯-2-酮中加入哌啶，滴加糠硫醇的二氯甲烷溶液，滴加过程中控制体系温度为35～40℃，滴加完后，搅拌至反应完成可得到产品4-糠硫基戊酮-2。该方法解决了现有技术中4-糠硫基戊酮-2合成路线危险性高，成本高，不适合工业化生产的问题[1]。

3-戊烯-2-酮还可用于催化研究。例如，利用单齿配位型3-戊烯-2-酮与环戊二烯的不对称催化Diels-Alder反应可以进一步探讨光学活性(2R,3R)-(-)-1,1,4,4-四-(1-萘基)-2,3-(缩丙酮)-1,4-丁二醇与TiBr₂(OPr)₂制得催化剂的立体控制效果[2]。

采用顶空-气相色谱-质谱联用法对灵芝发酵物的风味物质进行了定性和定量测定。结果表明，灵芝发酵物中至少含有31种风味物质。对其中21种主要成分进行了鉴定，这些物质大多是酮类，醇类和内酯类化合物。所有物质中4,5-二氢-3,5-二甲基-2-呋喃酮的含量最高，达64.12%。此外，3-戊烯-2-酮和戊基乙烯基原醇是已知的食品香料成分，有助于初步理解灵芝发酵物产生清淡香味的原因[3]。

有关研究

不饱和酯及酮类化合物都属于含氧挥发性有机化合物。环境中的不饱和酯及酮类化合物绝大部分来自人为排放。它们种类丰富，用途广泛，常作为单体或者共聚物用于聚合物的生产，如在涂料、树脂、粘合剂、薄膜、合成纤维等生产过程中被广泛应用。3-戊烯-2-酮等不饱和酮的结构中含有的碳碳双键与羰基直接相连，使其化学性质非常活泼，在排放进入环境后会由大气中存在的Cl原子、OH自由基、NO₃自由基和O₃分子等所引发一系列氧化降解反应，生成二次有机污染物，从而对大气的能见度和氧化能力产生影响，继而导致二次气溶胶的生成，对人类健康造成威胁。因此，由Cl原子引发的不饱和酯及酮类化合物的大气氧化过程的理论研究对于区域及全球大气化学、气候变化和环境效应等方面的研究是有重要意义的。

采用量子化学方法对三种不饱和酮类化合物：3-戊烯-2-酮、4-己烯-3-酮、5-己烯-2-酮与C1原子的大气氧化反应分别进行了研究，进而对其大气氧化机理和动力学性质做了全面的了解。结果表明，3-戊烯-2-酮、4-己烯-3-酮和5-己烯-2-酮的大气氧化降解机理的研究在M06-2X/6-311+G(3df,2p)//M06-2X/6-31 G(d,p)水会平上进行的。通过计算，给出了三种不饱和酮与Cl原子完整的反应机理。反应除了 Cl^-加成反应和H^-抽提的反应外，还考虑了抽提-CH₃的反应。对于前两种反应类型，Cl原子加成到碳碳双键上的反应占主导地位，其中Cl原子加成到末端碳原子上更为容易。而对于-CH₃抽提反应，由于反应能垒较高且需吸收大量热量，可以被忽略。在O₂和NO存在下，对加成产物的后续反应进行了研究，得到了它们的主反应路径以及主产物，并进行了相应的比较。在一定的温度(198-648 K)与压力(76-2000 Torr)区间内，研究了各基元反应的速率常数与温度和压力的关系。在所研究的温度与压力范围内，速率常数呈现温度负相关性，然而随压力变化的趋势却不明显，通过计算可以得到三种不饱和酮的大气寿命[4]。