专利名称：一种用于芳基烷烃氧化反应的催化体系及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于精细化工领域，涉及一种用于芳基烷烃氧化反应的催化体系及其应用，该催化体系能够应用于从芳基烷烃 出发制备相应的芳基醇、芳基酸或者芳基酮类化合物。
背景技术：
芳基烷烃的氧气直接氧化反应是工业上制备芳基醇、芳基醛、芳基酮及芳基酸类化合物的重要方法，用于聚酯和聚酰胺生产的对苯二甲酸以及用途广泛的苯甲酸等化工产品都采用这一方法生产。目前工业上应用最广泛的是MC催化体系(即Co (OAc) 2/Mn (OAc) 2/NaBr催化体系)。虽然MC体系催化活性高，但催化反应要求在乙酸溶剂中进行。在高温下产生的氢溴酸对反应容器具有很高的腐蚀性，此外反应溶剂乙酸在反应条件下会发生部分的分解(CatalysisToday 1995, 23, 69;日本专利 JP 56021013)。其后发展的Co (II)/NHPI 体系(J. Org. Chem. 1997，62，6810 ; Chem.Rev. 2007，107，3800)克服了 MC体系的部分缺点，但不足之处是催化剂的活性不够高，此外NHPI容易分解和二聚，影响了催化效率。中国专利CN1453259和CN1333200公开了一种金属卟啉催化剂，虽然反应的选择性较高，但催化剂价格昂贵，并且催化活性仍然不够高。
发明内容
为了克服现有的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系需要在溶剂中进行反应所带来的不便，以及为了克服现有的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系催化活性和催化效率不高的缺陷，本发明的首要目的在于提供一种新的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，该催化体系能够在无溶剂和低氧气压力条件下高效制备芳基醇、芳基醛、芳基酸和芳基酮类化合物，该催化体系催化活性高、反应条件温和、反应的产物选择性良好，对于芳基酸和芳基酮类化合物的工业制备具有很高的实用价值。本发明的另一目的在于提供上述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系的应用。本发明的目的通过下述技术方案实现一种用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，包括一种过渡金属化合物和一种碘代芳烃；优选地，上述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系还包括一种含氮配体。所述的过渡金属化合物为Ir、Fe、Cu、Mn、Co的盐或络合物，优选[Cp*IrCl2]2 (其中Cp*代表5-甲基环戍二烯阴离子)、CuBr或Co (OAc)20所述的含氮配体为2-吡啶甲酸、2-氨基吡唳、2-乙酰胺基吡啶、2-吡啶甲胺、2-羟基吡啶、1，10-二氮杂菲、2，2'-联二吡啶或N-(2-吡啶基亚甲基)苯胺，优选2-吡啶甲酸。
所述的碘代芳烃为I-碘-4-甲氧基苯、I-碘-4-甲基苯、I-碘-4-硝基苯、
1-碘-4-三氟甲基苯、I-氯-4-碘苯、I-溴-4-碘苯或碘苯，优选碘苯。所述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系中，过渡金属化合物与含氮配体的摩尔比为 I: (O. 5-4)，优选 1:2。本发明的催化体系可用于催化芳基烷烃的氧化反应，具体包括以下步骤将过渡金属化合物、含氮配体溶于二氯甲烷中，搅匀，然后蒸除二氯甲烷；再加入芳基烷烃(结构如式I所示)和碘代芳烃，充入氧气，80-150°C下反应8-20小时，得到相应的芳香醇、芳基醛、芳基酸或芳基酮。上述过程发生如下反应
权利要求
1.一种用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，其特征在于包括一种过渡金属化合物和一种碘代芳烃。
2.根据权利要求I所述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，其特征在于还包括一种含氮配体。
3.根据权利要求I或2所述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，其特征在于所述的过渡金属化合物为Ir、Fe、Cu、Mn、Co的盐或络合物。
4.根据权利要求I或2所述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，其特征在于所述的碘代芳烃为I-碘-4-甲氧基苯、I-碘-4-甲基苯、I-碘-4-硝基苯、I-碘-4-三氟甲基苯、I-氯-4-碘苯、I-溴-4-碘苯或碘苯。
5.根据权利要求2所述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，其特征在于所述的含氮配体为2-吡啶甲酸、2-氨基吡唳、2-乙酰胺基吡啶、2-吡啶甲胺、2-羟基吡唆、1，10- 二氮杂菲、2，2'-联二吡啶或N-(2-吡啶基亚甲基)苯胺。
6.根据权利要求2所述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，其特征在于 所述的过渡金属化合物为[Cp*IrCl2]2、CuBr或Co(OAc)2 ;其中Cp*代表5-甲基环戊二烯阴离子； 所述的碘代芳烃为碘苯； 所述的含氮配体为2-吡啶甲酸。
7.根据权利要求2所述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，其特征在于过渡金属化合物与含氮配体的摩尔比为I: (O. 5-4)。
8.根据权利要求2所述的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系，其特征在于过渡金属化合物与含氮配体的摩尔比为1:2。
9.权利要求1-8任一项所述的催化体系在催化芳基烷烃氧化反应中的应用。
10.根据权利要求9所述的催化体系在催化芳基烷烃氧化反应中的应用，其特征在于包括以下步骤 将过渡金属化合物、含氮配体溶于二氯甲烷中，搅匀，然后蒸除二氯甲烷；再加入芳基烷烃和碘代芳烃，充入氧气，80-150°C下反应8-20小时，得到相应的芳香醇、芳基醛、芳基酸或芳基酮。
全文摘要
本发明公开了一种用于芳基烷烃氧化反应的催化体系及其应用，该催化体系包括一种过渡金属化合物和一种碘代芳烃；优选地，还包括一种含氮配体。过渡金属化合物为Ir、Fe、Cu、Mn、Co的盐或络合物；含氮配体为2-吡啶甲酸、2-氨基吡啶、2-乙酰胺基吡啶、2-吡啶甲胺、2-羟基吡啶、1,10-二氮杂菲、2,2′-联二吡啶或N-(2-吡啶基亚甲基)苯胺。本发明的用于芳基烷烃氧化反应的催化体系能够在无溶剂和低氧气压力条件下高效制备芳基醇、芳基醛、芳基酸和芳基酮类化合物，该催化体系催化活性高、反应条件温和、反应的产物选择性良好，对于芳基酸和芳基酮类化合物的工业制备具有很高的实用价值。
文档编号C07C63/70GK102941121SQ20121047960
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月22日 优先权日2012年11月22日
发明者鄢明, 严云云, 张学景 申请人:中山大学