在多组分合成吖啶-1,8-二酮过程中对固体支撑的碱金属和碱土金属盐基催化剂的研究：Box-Behnken方法和密度泛函理论（DFT）的应用

《ChemistrySelect》：Probing Solid-Supported Alkali and Alkaline Earth Metal Salts-Based Catalysts in the Multicomponent Synthesis of Acridine-1,8-diones: Box–Behnken and Density Functional Theory (DFT) Study

固体支持催化剂的制备及其在合成N-杂环呋喃-1,8-二酮中的应用研究，通过吸附碱金属/碱土金属盐于硅胶、分子筛和活性炭载体，结合多组分反应验证催化效能，采用Box-Behnken设计优化催化剂负载量、温度及反应时间，并借助DFT分析探讨产物结构优化与分子静电势特性。

　　

摘要

固体支撑催化剂及其在合成化学中的应用具有诸多优势，包括较高的催化效率和较低的环境影响。碱金属和碱土金属因其性质温和、成本效益高、环保且无需处理重金属而受到关注。与过渡金属盐相比，这些因素使得碱金属和碱土金属成为催化应用的理想选择。基于这些特点，本研究通过将碱金属和碱土金属（Na、K、Mg、Ca和Ba）盐吸附在硅胶、分子筛和活性炭上来制备固体支撑催化剂。通过多组分反应合成N-杂环吖啶-1,8-二酮（4a–d）来评估该催化剂的效果。采用Box–Behnken设计（BBD）进行了优化研究，并进一步验证了实验结果。研究了催化剂负载量、温度和反应时间三个变量对催化剂性能的影响。通过构建响应面和等高线图确定了制备吖啶-1,8-二酮的最佳条件。基于最佳催化剂用量、温度和反应时间计算出的预测产量与实际产量相符，证明了本研究的重要性。此外，还利用密度泛函理论（DFT）对吖啶-1,8-二酮（4a–d）的结构进行了优化分析，并研究了其分子静电势（MEP）。

图形摘要

本文介绍了固体支撑催化剂在有机合成化学中的应用。将碱金属和碱土金属盐吸附在硅胶、分子筛和活性炭等不同固体载体上，探讨了它们在多组分反应（MCR）中制备吖啶-1,8-二酮（4a–d）的效果。同时，采用Box–Behnken设计（BBD）进行了优化研究，并利用密度泛函理论（DFT）对催化剂结构进行了优化分析。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。