活性炭合成杂芳族化合物,通过使用活性炭和分子氧体系的氧化芳构化来合成各种杂芳族化合物，例如取代的吡啶，吡唑，吲哚，2-取代的咪唑，2-取代的咪唑，2-芳基苯并唑和嘧啶-2(1H) 。还讨论了关于活性炭在合成2-芳基苯并唑中作用的机理研究。

　　活性炭氧化系统

　　醇氧化为羰基化合物是有机合成中最基本的反应之一。我们实验了的Pd / C -乙烯系统为苄基和烯丙基醇氧化成相应的酮。该反应的代表性实例示于图1中。在氢气氛下用催化量的Pd / C在乙醇中处理D-葡糖糖得到92%收率的“正常的”氢化2-脱氧-1,5-脱水葡萄糖醇。相反，当在乙烯气氛下进行相同的反应时，得到脱氢的1,5-脱水己-1-烯-3-酮，产率为97%。

　　图1. 使用Pd / C-乙烯体系的氢转移反应。

　　活性炭和分子氧体系氧化芳构化合成取代的吲哚。

　　吲哚部分天然存在于各种结构中。许多合成方法可用来获得吲哚骨架。但是所有的合成方法都包括一个环化步骤。另一种方法是二氢吲哚的生成脱氢吲哚。现在我们做出合成的取代吲哚和吲哚类化合物的氧化芳构化使用活性炭-分子氧系统。在2-位未取代的苯并唑也是通用的化合物，因为它们有可能在2-位引入一些取代基。首先，我们在80℃的二甲苯中研究活性炭的用量在9小时的影响。当活性炭不存在时，仅从吲哚啉获得6%的吲哚。在100%的活性炭存在下，产率增加到89%。当在氩气氛下进行反应时，得到吲哚，收率为16%。这可能是由于活性炭中存在氧气。即使在空气中(78%)，反应也进行。当在分子氧存在下进行反应时，获得89%的吲哚。使用优化的条件，各种吲哚啉衍生物被氧化为相应的吲哚。

　　通过使用活性炭-分子氧体系氧化2-芳基咪唑啉合成2-芳基咪唑。

　　取代的咪唑是构成药物，杀虫剂和生物活性化合物的重要部分。最近，咪唑类被发现用作离子液体的骨架，用于制备有机合成中的环境友好型溶剂，电解质，液晶等。因此，许多有关咪唑衍生物合成的报道已经出现。在这些报道中，咪唑啉氧化成咪唑被证明是一种普遍而可靠的合成方法。作为我们的活性炭分子氧系统的延伸，我们检查了咪唑啉氧化成咪唑。根据两种报道的方法制备2-芳基咪唑啉。一个是在催化量的S存在下腈与乙二胺的反应。通过上述方法制备的2-芳基咪唑啉在120℃下在氧气氛下用100%活性炭在二甲苯中处理。表5中的结果清楚地表明，活性炭和氧的组合加速了咪唑啉氧化转化为相应的咪唑。

　　活性炭的作用-研究比表面积，孔体积，平均孔径和表面功能的影响。

　　我们研究了活性炭在2-氨基苯酚与4-甲氧基苯甲醛经氧化环化中间体2 - [(4-甲氧基亚苄基)氨基]苯酚反应中的作用。为了检验比表面积，孔体积，平均孔径和表面功能性的影响，我们使用了十九种活性炭，其中包括十六种量身定制的活性炭和三种市面上的活性炭。这些活性炭是使用不同的原料和活化方法获得的，因此它们具有不同的比表面积，孔体积，平均孔径和表面氧基含量和量，如表9所示。使用(BET)方法测量比表面积用氮气作为吸附物。根据吸附N 2的体积根据(CI)方法计算孔体积和平均孔径。氧气含量是通过气相色谱测量放射性气体(如CO和CO 2)在900ºC下测定的，这些气体起源于1g活性炭的分解表面氧基团。

　　图2.活性炭性质对反应收率的影响。(a)比表面积，(b)孔体积，(c)平均孔径，(d)作为[CO + CO 2 ]放出的氧量，(e)作为CO放出的氧量，以及(f)氧的演变为CO 2。●化学活化(木质)，●化学活化(椰壳)，○蒸汽活化(木质)，□蒸汽活化(椰壳)，△蒸汽活化(煤质)。

　　图2显示了活性炭的性质与氧化芳构化产率之间的关系。很明显，化学活性炭(图2中的实心符号)比蒸汽活性炭(未填充符号○□△)具有更高的反应性。然后，我们将注意力转向表面氧基团，因为化学活化方法通常在比蒸汽活化方法更低的温度下进行，因此通过前一种方法获得的活性炭表面上保留了更多的表面氧基团。如在所示图2(f)中，其演变为CO表面氧基具有提高检查的所有特性中的反应产率的最佳趋势。总氧量以CO和CO 2形式出现而作为CO 2放出的氧气量与反应产率没有很强的关系[ 图2(d)，(e)]。在这里，CO将来源于苯酚，羰基和醌基团，CO 2将来自存在于原始活性炭表面上的羧基和内酯基团。比表面积，孔体积和平均孔径似乎与反应产率几乎没有关系[ 图2(a)，(b)，(c)]。

　　为了阐明反应机理以获得活性炭作用的信息，我们使用十种以上具有不同表面积，微孔体积和含氧官能团的活性炭来检验氧化芳构化。我们发现，表面积的乘数效应和氧官能团在微孔和介孔中作为CO的进展在促进有效反应中起着非常重要的作用。我们还发现，有两种活性炭比其他活性炭更有效。关于起始材料中存在的痕量金属的污染，我们得出结论，金属污染物对氧化的影响最小。功能化的2-芳基苯并恶唑，2-芳基苯并咪唑和2-芳基苯并噻唑是通过使用活性炭-分子氧系统氧化芳构化其二氢化合物而合成的。详细的机理研究表明，活性炭表面的羰基等表面氧基团随着CO的释放而进一步促进了活性炭-分子氧体系的脱氢步骤。另外，在2-芳基苯并恶唑的合成中，活性炭也会促进中间体席夫碱的环化。