一種鐵鹽催化醇氧化制備醛/酮的方法
【專利說明】-種鐵鹽催化醇氧化制備醇/鋼的方法 (-)技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種醇氧化制備醒/酬的方法，具體設(shè)及一種利用鐵鹽作催化劑、 TEMPO(2, 2, 6, 6-四甲基贓晚-氮-氧化物）作助催化劑、氨基酸作配體、氧氣或空氣作氧化 劑的醇氧化制備醒/酬的新方法。 (二）【背景技術(shù)】
[0002] 醇類化合物的選擇性氧化制備相應(yīng)的醒或酬是有機(jī)化學(xué)及化工中非常重要 的一類反應(yīng)。[Sheldon, R. A. Kochi，J. K. Metal-Catalyzed Oxidation of Organic Compounds, Academic Press,化W York, 1981]。運(yùn)是因?yàn)樾鸦虺暝谵r(nóng)藥、醫(yī)藥W及香料的 合成中是一類十分重要的中間體，并且有些醒酬本身就是香料的重要成分。世界上每年生 產(chǎn)的幾基化合物超過1〇7噸，其中大多數(shù)由醇直接氧化得到。在眾多醇氧化反應(yīng)中，氧氣是 最具有吸引力的氧化劑，因?yàn)檠鯕獠粌H具有豐富、廉價(jià)、易得等特點(diǎn)，并且其最終產(chǎn)物為水， 不會對環(huán)境造成污染，亦不會對產(chǎn)物造成二次污染，符合可持續(xù)發(fā)展和"綠色化學(xué)"的理念。 [E. BackvalL ,Modern Oxidation Methods, Wil 巧-VCH, 2004]。但是氧氣在常溫常壓下性質(zhì) 穩(wěn)定，所W直接用氧氣來實(shí)現(xiàn)醇的選擇性氧化是十分困難的。為此，人們發(fā)展了各種過渡金 屬催化劑如釘、鈕、金、銷等金屬復(fù)合物類的催化劑，用于醇的有氧氧化。但是運(yùn)些金屬催化 劑存在著價(jià)格昂貴，所用輔助配體制備困難，不易修飾等缺點(diǎn)。
[0003] 鐵作為地殼中含量最豐富的過渡金屬，其鹽及復(fù)合物被廣泛應(yīng)用于催化反應(yīng)。如 2002 年，Marti 課題組[S. E. Martin and D. F. SucSrez, Tetr址edron Lett. , 2002, 43, 4475.] 首次利用化N03 ? 9&0/化化3為催化劑，乙臘為溶劑，室溫下可實(shí)現(xiàn)二級脂肪醇及節(jié)醇的選 擇性氧化。梁蠢森課題組的 Wang, R. Liu, J. Chen and X. Liang, Chem. Commun.，2005, 5322 ; X. Wang and X. Liang, Qiin. J. Catal. , 2008, 29, 935 ;W. Yin, C. Qiu, Q. Lu, J. Tao, X. Liang and R. Liu, Adv. Synth. Catal. 2010, 352, 113. W. Yin, C.畑u, Q. Lu, J. Tao, X. Liang and R. Liu, Adv. Synth. Catal. 2010, 352, 113.]先后分別利用 FeCls ?6H2〇/TEMPO/NaN〇2、 化N03?9H2O/4-OH-TEMPO W 及化Cl3/4-acetamid〇-TEMPO/NaN〇2等體系實(shí)現(xiàn)了醇的空氣 (或氧氣）氧化反應(yīng)。該方法可W選擇性氧化一級、二級節(jié)醇W及締丙醇。最近麻生明 課題組[(a) S. Ma, J. Liu, S. Li, B. Chen, J. Cheng, J. Kuang, Y. Liu, B. Wan, Y. Wang, J.化，Q. 化，W.化an and S.化，Adv. Synth. Catal. 2011, 353, 1005 ; (b) Liu, J. ;Ma, S. , Org. Biomol. Chem. 2013，ll，4186;(c)Liu，J. ;Ma，S. ,Te化址edron 2013,69(47)，10161;(d)Liu，J.; Ma, S.，Org. Lett. 2013, 15, 5150.]發(fā)展了化N03? 9H2〇/TEMP〇AfeCl 催化體系，通過調(diào)整 各組分的比例可W實(shí)現(xiàn)連締醇、烘丙醇、節(jié)醇W及高烘丙醇的選擇性氧化。盡管運(yùn)些鐵催 化體系有較好的效果，但他們有一個(gè)共同的缺點(diǎn)，即運(yùn)些體系中的鐵催化劑僅限于化N03 或必須使用NaN〇2啟動基于NO/NO2的催化循環(huán)來活化利用氧氣。當(dāng)采用化NO3W外的鐵 鹽，并且不加 NaN〇2時(shí)，反應(yīng)均無法進(jìn)行。[R. Liu, X. Liang, C. Dong and X. Hu, J. Am. Qiem. Soc.，2004, 126, 4112.]。此外運(yùn)些體系均為酸性，對酸敏感的底物無法適用，底物范圍較受 限制。 (H)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明旨在提供一種W廉價(jià)易得、對環(huán)境友好的鐵鹽作催化劑，TEMPO作助催化 劑，氨基酸作配體，氧氣或空氣作氧化劑氧化醇制備相應(yīng)醒/酬的新方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種鐵鹽催化醇氧化制備醒/酬的方法，所述方法為：
[0007] 將底物式（I)所示化合物、催化劑鐵鹽、助催化劑TEMPO、氨基酸配體和溶劑混合 后，在氧氣或空氣（一般為常壓）氣氛中回流攬拌1~60h (優(yōu)選12~36h)，之后反應(yīng)液經(jīng) 后處理得到產(chǎn)物式（II)所示化合物；
[0008] 所述底物式（I)所示化合物與催化劑鐵鹽、助催化劑TEMPO、氨基酸配體的投料物 質(zhì)的量之比為1 :〇. Ol~0. 5 :0.0 l~0. 3 :0.0 l~0. 5;
[0009] 所述鐵鹽為氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、乙酷丙酬鐵、乙酷丙酬亞鐵、高 氯酸鐵、氣化鐵、氣化亞鐵、=氣甲橫酸鐵、=氣甲橫酸亞鐵、漠化鐵、漠化亞鐵、醋酸鐵或醋 酸亞鐵；
[0010] 所述氨基酸配體為k脯氨酸、k丙氨酸、k絲氨酸、k亮氨酸、k組氨酸、k苯 丙氨酸、Dk苯丙氨酸、k天口冬氨酸、Dk天口冬氨酸、k甲硫氨酸、k鄉(xiāng)氨酸、k甘氨 酸、Dk丙氨酸、k肌氨酸、k異亮氨酸、N-乙酷基A-組氨酸、N-乙酷基A-半脫氨酸、 2-甲基丙氨酸、4-甲氧基苯基甘氨酸、4-甲氧基苯基鄉(xiāng)氨酸、k谷氨酷胺、Dka -氨基異 下酸、Dk苯丙氨酸、k蘇氨酸、N-乙酷基A-鄉(xiāng)氨酸或N-苯基丙氨酸；
[0011] 所述溶劑為甲苯、二甲苯、氯苯、正己燒、=氣甲苯、二氯乙燒、二氯甲燒、甲醇、乙 醇、異丙醇、叔戊醇、叔下醇、二氧六環(huán)、六氣異丙醇、乙臘、四氨巧喃、丙酬、DMF或DMSO;
[0012]
[001引式（I)或式（n)中，Ri為氨、甲基、甲氧基、甲硫基、氯基、氣、氯、漠、艦、硝基、酸 鍵、烘基、締基、苯基或=氣甲基；
[0014] R2為氨、甲基、乙基、苯基或苯甲酯基；
[0015] X為碳、氮、氧或硫；
[001引 n為0或1;
[0017] m 為 0 或 1。
[0018] 需要說明的是，當(dāng)?shù)孜锸剑↖)所示化合物為伯醇時(shí)，所得產(chǎn)物式（II)所示化合物 為醒；當(dāng)?shù)孜锸剑↖)所示化合物為仲醇時(shí)，所得產(chǎn)物式（II)所示化合物為酬。
[0019] 本發(fā)明所述鐵鹽催化醇氧化制備醒/酬的方法，優(yōu)選所述底物式（I)所示化合物 與催化劑鐵鹽、助催化劑TEMPO、氨基酸配體的投料物質(zhì)的量之比為1 :0. 05~0. 2 :0. 1~ 0. 3 :0. 05 ~0. 2d
[0020] 優(yōu)選所述鐵鹽為氯化鐵、氯化亞鐵、=氣甲橫酸鐵、=氣甲橫酸亞鐵、漠化鐵或漠 化亞鐵。
[0021] 優(yōu)選所述氨基酸配體為心鄉(xiāng)氨酸、Dk丙氨酸、2-甲基丙氨酸、k苯丙氨酸、心異 亮氨酸、4-甲氧基苯基甘氨酸或4-氯苯基鄉(xiāng)氨酸，其結(jié)構(gòu)式分別如下所示：
[0022]
[0023] 優(yōu)選所述溶劑為甲苯、=氣甲苯、二甲苯、氯苯、叔戊醇或二氧六環(huán)；并且，推薦所 述溶劑的體積用量W底物式（I)所示化合物的質(zhì)量計(jì)為10~lOOmL/g，優(yōu)選20~40mL/g。
[0024] -般情況下，本發(fā)明所述后處理的方法為：反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液冷卻至室溫，過濾， 取濾液蒸除溶劑，剩余物進(jìn)行柱層析純化，W正己燒：乙酸乙醋體積比10 :1的混合液為洗 脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑后干燥即得產(chǎn)物。
[00巧]進(jìn)一步，具體推薦本發(fā)明所述鐵鹽催化醇氧化制備醒/酬的方法為：
[0026] 將底物式（I)所示化合物、催化劑鐵鹽、助催化劑TEMPO、氨基酸配體和溶劑混合 后，在氧氣或空氣（一般為常壓）氣氛中回流攬拌12~36h，之后反應(yīng)液冷卻至室溫，過濾， 取濾液蒸除溶劑，剩余物進(jìn)行柱層析純化，W正己燒：乙酸乙醋體積比10 :1的混合液為洗 脫劑，收集含目標(biāo)化合物的洗脫液，蒸除溶劑后干燥即得產(chǎn)物式（II)所示化合物；
[0027] 所述底物式（I)所示化合物與催化劑鐵鹽、助催化劑TEMPO、氨基酸配體的投料物 質(zhì)的量之比為1 :〇. 05~0. 2 :0. 1~0. 3 :0. 05~0. 2;
[0028] 所述鐵鹽為氯化鐵、氯化亞鐵、=氣甲橫酸鐵、=氣甲橫酸亞鐵、漠化鐵或漠化亞 鐵。
[0029] 所述氨基酸配體為k鄉(xiāng)氨酸、Dk丙氨酸、2-甲基丙氨酸、k苯丙氨酸、