一种铁盐催化醇氧化制备醛/酮的方法
【专利说明】-种铁盐催化醇氧化制备醇/鋼的方法 (-)技术领域
[0001] 本发明设及一种醇氧化制备醒/酬的方法，具体设及一种利用铁盐作催化剂、 TEMPO(2, 2, 6, 6-四甲基赃晚-氮-氧化物）作助催化剂、氨基酸作配体、氧气或空气作氧化 剂的醇氧化制备醒/酬的新方法。 (二）【背景技术】
[0002] 醇类化合物的选择性氧化制备相应的醒或酬是有机化学及化工中非常重要 的一类反应。[Sheldon, R. A. Kochi，J. K. Metal-Catalyzed Oxidation of Organic Compounds, Academic Press,化W York, 1981]。运是因为醒或酬在农药、医药W及香料的 合成中是一类十分重要的中间体，并且有些醒酬本身就是香料的重要成分。世界上每年生 产的幾基化合物超过1〇7吨，其中大多数由醇直接氧化得到。在众多醇氧化反应中，氧气是 最具有吸引力的氧化剂，因为氧气不仅具有丰富、廉价、易得等特点，并且其最终产物为水， 不会对环境造成污染，亦不会对产物造成二次污染，符合可持续发展和"绿色化学"的理念。 [E. BackvalL ,Modern Oxidation Methods, Wil 巧-VCH, 2004]。但是氧气在常溫常压下性质 稳定，所W直接用氧气来实现醇的选择性氧化是十分困难的。为此，人们发展了各种过渡金 属催化剂如钉、钮、金、销等金属复合物类的催化剂，用于醇的有氧氧化。但是运些金属催化 剂存在着价格昂贵，所用辅助配体制备困难，不易修饰等缺点。
[0003] 铁作为地壳中含量最丰富的过渡金属，其盐及复合物被广泛应用于催化反应。如 2002 年，Marti 课题组[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为催化剂，乙腊为溶剂，室溫下可实现二级脂肪醇及节醇的选 择性氧化。梁蠢森课题组的 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.]先后分别利用 FeCls ?6H2〇/TEMPO/NaN〇2、 化N03?9H2O/4-OH-TEMPO W 及化Cl3/4-acetamid〇-TEMPO/NaN〇2等体系实现了醇的空气 (或氧气）氧化反应。该方法可W选择性氧化一级、二级节醇W及締丙醇。最近麻生明 课题组[(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.]发展了化N03? 9H2〇/TEMP〇AfeCl 催化体系，通过调整 各组分的比例可W实现连締醇、烘丙醇、节醇W及高烘丙醇的选择性氧化。尽管运些铁催 化体系有较好的效果，但他们有一个共同的缺点，即运些体系中的铁催化剂仅限于化N03 或必须使用NaN〇2启动基于NO/NO2的催化循环来活化利用氧气。当采用化NO3W外的铁 盐，并且不加 NaN〇2时，反应均无法进行。[R. Liu, X. Liang, C. Dong and X. Hu, J. Am. Qiem. Soc.，2004, 126, 4112.]。此外运些体系均为酸性，对酸敏感的底物无法适用，底物范围较受 限制。 (H)
【发明内容】
[0004] 本发明旨在提供一种W廉价易得、对环境友好的铁盐作催化剂，TEMPO作助催化 剂，氨基酸作配体，氧气或空气作氧化剂氧化醇制备相应醒/酬的新方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种铁盐催化醇氧化制备醒/酬的方法，所述方法为：
[0007] 将底物式（I)所示化合物、催化剂铁盐、助催化剂TEMPO、氨基酸配体和溶剂混合 后，在氧气或空气（一般为常压）气氛中回流揽拌1~60h (优选12~36h)，之后反应液经 后处理得到产物式（II)所示化合物；
[0008] 所述底物式（I)所示化合物与催化剂铁盐、助催化剂TEMPO、氨基酸配体的投料物 质的量之比为1 :〇. Ol~0. 5 :0.0 l~0. 3 :0.0 l~0. 5;
[0009] 所述铁盐为氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、乙酷丙酬铁、乙酷丙酬亚铁、高 氯酸铁、氣化铁、氣化亚铁、=氣甲横酸铁、=氣甲横酸亚铁、漠化铁、漠化亚铁、醋酸铁或醋 酸亚铁；
[0010] 所述氨基酸配体为k脯氨酸、k丙氨酸、k丝氨酸、k亮氨酸、k组氨酸、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鄉氨酸、k甘氨 酸、Dk丙氨酸、k肌氨酸、k异亮氨酸、N-乙酷基A-组氨酸、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-甲氧基苯基鄉氨酸、k谷氨酷胺、Dka -氨基异 下酸、Dk苯丙氨酸、k苏氨酸、N-乙酷基A-鄉氨酸或N-苯基丙氨酸；
[0011] 所述溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯、正己烧、=氣甲苯、二氯乙烧、二氯甲烧、甲醇、乙 醇、异丙醇、叔戊醇、叔下醇、二氧六环、六氣异丙醇、乙腊、四氨巧喃、丙酬、DMF或DMSO;
[0012]
[001引式（I)或式（n)中，Ri为氨、甲基、甲氧基、甲硫基、氯基、氣、氯、漠、舰、硝基、酸 键、烘基、締基、苯基或=氣甲基；
[0014] R2为氨、甲基、乙基、苯基或苯甲酯基；
[0015] X为碳、氮、氧或硫；
[001引 n为0或1;
[0017] m 为 0 或 1。
[0018] 需要说明的是，当底物式（I)所示化合物为伯醇时，所得产物式（II)所示化合物 为醒；当底物式（I)所示化合物为仲醇时，所得产物式（II)所示化合物为酬。
[0019] 本发明所述铁盐催化醇氧化制备醒/酬的方法，优选所述底物式（I)所示化合物 与催化剂铁盐、助催化剂TEMPO、氨基酸配体的投料物质的量之比为1 :0. 05~0. 2 :0. 1~ 0. 3 :0. 05 ~0. 2d
[0020] 优选所述铁盐为氯化铁、氯化亚铁、=氣甲横酸铁、=氣甲横酸亚铁、漠化铁或漠 化亚铁。
[0021] 优选所述氨基酸配体为心鄉氨酸、Dk丙氨酸、2-甲基丙氨酸、k苯丙氨酸、心异 亮氨酸、4-甲氧基苯基甘氨酸或4-氯苯基鄉氨酸，其结构式分别如下所示：
[0022]
[0023] 优选所述溶剂为甲苯、=氣甲苯、二甲苯、氯苯、叔戊醇或二氧六环；并且，推荐所 述溶剂的体积用量W底物式（I)所示化合物的质量计为10~lOOmL/g，优选20~40mL/g。
[0024] -般情况下，本发明所述后处理的方法为：反应结束后，反应液冷却至室溫，过滤， 取滤液蒸除溶剂，剩余物进行柱层析纯化，W正己烧：乙酸乙醋体积比10 :1的混合液为洗 脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂后干燥即得产物。
[00巧]进一步，具体推荐本发明所述铁盐催化醇氧化制备醒/酬的方法为：
[0026] 将底物式（I)所示化合物、催化剂铁盐、助催化剂TEMPO、氨基酸配体和溶剂混合 后，在氧气或空气（一般为常压）气氛中回流揽拌12~36h，之后反应液冷却至室溫，过滤， 取滤液蒸除溶剂，剩余物进行柱层析纯化，W正己烧：乙酸乙醋体积比10 :1的混合液为洗 脱剂，收集含目标化合物的洗脱液，蒸除溶剂后干燥即得产物式（II)所示化合物；
[0027] 所述底物式（I)所示化合物与催化剂铁盐、助催化剂TEMPO、氨基酸配体的投料物 质的量之比为1 :〇. 05~0. 2 :0. 1~0. 3 :0. 05~0. 2;
[0028] 所述铁盐为氯化铁、氯化亚铁、=氣甲横酸铁、=氣甲横酸亚铁、漠化铁或漠化亚 铁。
[0029] 所述氨基酸配体为k鄉氨酸、Dk丙氨酸、2-甲基丙氨酸、k苯丙氨酸、