Các quá trình ngưng tụ Knoevenagel là những phản ứng giữa ketone và các hợp chất mthylene hoạt động và xảy ra trên nhiều chất xúc tác bazơ rắn, bao gồm zeolit trao đổi ion kiềm, sepiolite trao đổi ion kiềm và hydrotalcite và các chất xúc tác khác.
a.1 Ngưng tụ Knoevenagel của benzaldehyte và các benzaldehyte thế với các
ethylcyanoaceatate, ethylacetoacetate được xúc tác bằng các zeolit faujasit baz để nhận được các hợp chất trung gian cho sản xuất những dẫn xuât đihydropyridine. Hoạt độ xúc tác tăng theo độ bazơ của zeolit.
Hydrotalcite tái hydrat hoá đã được báo cáo trong công trình của Kantametal là cho hiệu suất định lượng đối với nhiều quá trình ngưng tụ Knoevenagel. Các silic oxit mao quản trung bình được biến tính bằng các nhóm amino và silic oxynitride mao quản trung bình cũng có hiệu quả trong những phản ứng tượng tự.
a.2Ngưng tụ Knoevenagel của malononitrile với cyclohexanone, benzophenone và p-amino acetophenone thu được các alkene có chứa những nhóm nitrile hút điện tử (electron withdrawing), làm dẽ dàng cho việc cộng hợp vào liên kết đôi. Những alkene đó được dùng trong các phản ứng polyme hóa đưa đến các chất dẻo, sợi tổng hợp hay sản xuất các tinh thể lỏng. Chúng có thể được tổng hợp bằng các chất xúc tác zeolit X trao đổi ion, sepiolite và hydrotalcite.
Thuốc nhuộm từ dẫn xuất dicyanomethylene có thể được chế tạo bằng tổng hợp hai giai đoạn bằng những bazơ rắn khác nhau qua ngưng tụ Knoevenagel. Giai đoạn thứ nhất là ngưng tụ acetophenone và malononitrile để thu được α- methybenzylidene malononitrile tương ứng. Quá trình này được xúc tác bằng nhiều bazơ rắn, như MgO, hydrotalcite nung và AIPON. Sau đó ngưng tụ với benzalđehye để cho thuốc nhuộm 1,1-dicyano-1,3-butadiene. Quá trình được xúc tác hiệu quả bằng AIPON. Đáng lưu ý là, phản ứng cũng có thể thực hiện trong hệ một bình khi dùng chất xúc tác AIPON tối ưu hoá
a.3Ngưng tụ Knoevenagel cũng được chọn để tổng hợp các arylsunfone chưa no. Ví dụ, phenylsulphonylacetonitrile và phenylsulfonylacetophenone phản ứng với benzaldehyde và benzaldehyde thế ở vị trí 4 khi dùng MgO có diện tích bề mặt cao, hydrotalcite Mg-Al nung hay các vật liệu loại ALPON dẫn đến các dẫn xuất α-phenylsulfonylchalcone.
b,Ngưng tụ aldol
Ngưng tụ aldol là phản ứng quan trọng đối với hợp chất cacbonyl (aldehyde hay ketone) cặp đôi qua tạo thành liên kết C-C. Tự ngưng tụ aldol của axeton thành diacetone alcol được xúc tác bằng nhiều bazơ rắn, như các oxit kim loại kiềm thổ, La O2 3và Zro2 và Ba OH( )2. Các oxit kim loại kiềm thổ hoạt động đối với phản ứng này theo trật tự sau: BaO > SrO >CaO > MgO và các tâm hoạt động được đề nghị là các nhóm OH bề mặt. Phản ứng này cũng có thể được xúc tác bằng các chất xúc tác trên cơ sở hydrotalcite tựa như meixnerite có độ lựa chọn cao đối với sản phẩm mong muốn .
Đối với ngưng tụ aldol, nói chung các aldol sản phẩm sẽ đi vào phản ứng đehydrat hoá khi có mặt các tâm axit bên cạnh các tâm bazơ. Ví dụ, khi Choudaryettal sử dụng chất xúc tác trên cơ sở silic oxit mao quản trung bình được chức năng hoá bằng diamino, thì sản phẩm phản ứng là hỗn hợp của các aldol và các sản phẩm đehydrat hoá của chúng .
Hydrotalcite được hoạt hoá đúng đắn đã được dùng trong ngưng tụ citral ( hỗn hợp của geranial và neral với tỉ lệ 25 và 75% tương ứng) và axeton thành giả iono (pseudoinone), một hợp chất trung gian trong sản xuất thương mại vitamin A . Kết quả cho thấy rằng ngay ở 273 K phản ứng đó được xúc tác
bằng hydrotalcite biến tính với độ chuyển hoá 65% và độ lựa chọn 90%, khi nồng độ ciltral không quá cao (~1% trọng lượng).
Tuy nhiên, Climênttal đã tìm thấy cả hai hydrotalcite nung và hydrotalcite tái hydrat hoá đều có thể thực hiện cùng một phản ứng ở 333 K với độ chuyển hoá và độ lựa chọn tuyệt diệu khi tỉ lệ axeton so với citral tương đối thấp. Đáng chú ý rằng hydrotalcite tái hydrat cho tốc độ phản ứng hoàn thiện .
Hơn nữa, trong điều kiện phản ứng, có thể tránh được hiệu ứng ức chế của citral như đã tìm thấy ở 273K . Khi dùng hydrocalcite tái hydrat hóa, kết quả hấp dẫn cũng đã được báo cáo trong quá trình ngưng tụ giữa aldehyte thơm, như benzaldehyde hay benzalđehye thế và axeton .
Trong phản ứng ngưng tụ giữa keton và aldehde ( ngưng tụ Claisen- Schmidt), đã sản xuất được vesidyl, một hợp chất được quan tâm trong ngành dược nhờ tính chất lợi tiểu (diuretic) và lợi mật (choleretic), từ acetophenone thế và benzaldehyde thế. Nhờ sử dụng hydrotalcite nung làm xúc tác (5% trọng lượng) đã thu được hiệu suất vesidyl 85% ở 170oC sau 20 giờ .
Chất xúc tác bazơ mạnh đã thu được nhờ tẩm phosphat tự nhiên bằng dung dịch Natri nitrat, sau đó nung ở 900oC, cũng có thể làm xúc tác cho các quá trình ngưng tụ Claisen-Schimidt để tạo thành chalcone với hiệu suất cao . Chất xúc tác dễ dàng thu hồi và được sử dụng lại một cách hiệu quả.
Trong các phản ứng ngưng tụ aldol, ngưng tụ nitroaldol ( phản ứng Henry) là phản ứng của hợp chất nitro với hợp chất cacbonyl để tạo thành nitroalcol trong những điều kiện bazơ. Các sản phẩm, các nitroalcol, có thể chuyển hoá bằng hydro hoá thành β-aminoalcol, sau đó chuyển hoá thành các hoá chất quan trọng về dược; hay tiến hành tiếp theo để tạo thành nitroalkene. Một lần nữa, phản ứng nitroalcol cổ điển cũng được thực hiện bằng cách sử dụng các chất xúc tác bazơ đồng thể, như hydroxit kim loại kiềm, alkoxit, amin và amoni axetat.
Ngưng tụ nitroalcol của propionaldehyde và nitromethane tạo thành sản phẩm 1-nitro-2-hydrõybutane, khi có mặt những bazơ rắn khác nhau ở 313K . Trong số những bazơ rắn được nghiên cứu, MgO là hoạt động nhất. Hoạt độ không quá mạnh, phụ thuộc vào nhiệt độ xử lý trước và hầu như bị trở nên chậm lại khi tiếp xúc với không khí.
Ngưng tụ các aldehyde thơm với nitroalkane trên các zeolit trao đổi ion kiềm trực tiếp thu được các nitroalkene. Như vậy, trong phản ứng của banzaldehyde và chlorobenzene với nitromethane, CsNaX cho các nitroalkene tương ứng với hiệu suất tương ứng là 68% và 80% ở 413K .
Các oxit hỗn hợp Mg-Al được chế tạo khi nung hydrotacite làm xúc tác được cho ngưng tụ nitroalcol một cách lựa chọn không đối quang (diastereoselective). Ví dụ, khi 3-nitrobenzaldehyde và nitroethane được đun hồi lưu trong THF, thì thu được 1-(3-nitrophenyl)-2-nitropropan-1-ol với hiệu suất 95% và tỉ số threolerythro bằng 12,5 .
Cộng hợp liên hợp các alcol thành các hợp chất cacbonyl chưa no α,β tạo thành liên kết cacbon-oxi mới để thu được những ete có giá trị. Các phản ứng được xúc tác bằng những chất xúc tác bazơ đồng thể, như hydroxit kiềm và alkoxit. Cộng hợp liên hợp metanol vào 3-buten-2-one xảy ra để tạo thành 4- methoxybutan-2-one trên các bazơ rắn, như các oxit kiềm thổ, hydroxit stronti, bari hydroxit và KF/Al2O3, KOH/Al2O3 ở nhiệt độ 273k [136]. MgO xử lý ở 673K cho hoạt độ cao nhất. Hoạt độ xúc tác của MgO, CaO và KF/Al2O3
không bị ảnh hưởng khi tiếp xúc chất xúc tác với cacbon đioxit hay không khí. Trong số phản ứng cộng hợp liên hợp, phản ứng xianoetyl hoá alcol như metanol, etanol và 2-propanol với acrylonitrile xảy ra ở 273K trên các oxit kiềm thổ và các hydroxit, KF/Al2O3 và KOH/Al2O3. Phản ứng không bị đầu độc khi hấp thụ cacbon dioxit ở nhiệt độ phòng .
Hydrotalcite tái hydrat hóa sau khi nung đã tìm thấy cũng là chất xúc tác có hoạt độ cao đối với phản ứng xianoetyl hoá (cyanoethylation) các alcol, như metanol, etanol và 2-propanol với acrylonitrile ở 50oC. Chất xúc tác được sử dụng lại không mất hoạt tính đáng kể và bền với không khí [139].