官能化氨基酸促進銅催化水相醇氧化制備醛或酮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醇類化合物的氧化，具體涉及一種官能化氨基酸促進銅催化水相醇氧 化制備醛或酮的新方法。 (二）
【背景技術(shù)】
[0002] 過渡金屬催化醇的選擇性氧化反應(yīng)，在有機合成領(lǐng)域中占有非常重要 的地位。[Sheldon, R.A. ;Kochi，J.K. Metal-Catalyzed Oxidation of Organic Compounds, Academic Press, New York, 1981]。傳統(tǒng)醇氧化反應(yīng)中，大多都需要 使用化學(xué)計量的氧化劑如絡(luò)酸鹽[S. V. Ley, A. Madfin, Comprehensive Organic Synthesis, Vol. 7 (Eds. :B. M. Trost, I. Fleming, S. V. Ley), Pergamon, Oxford, 1991, pp. 251 - 289]、高猛酸鹽[Menger, F. M. ;Lee, C. Tetrahedron Lett. 1981, 22, 1655]、高碘試 劑[Aurich,H.G. ;Hahn,K. ;Stork,K. ;Weiss,W. Tetrahedron，1977, 33, 969]等。而這些氧 化劑在使用過程中產(chǎn)生了大量的有毒、有害的物質(zhì)，對環(huán)境和水體的污染較為嚴重。相比較 而言，以空氣（氧氣）作為終端氧化劑，不僅具有豐富、廉價易得的特點，并且最終產(chǎn)生的副 產(chǎn)物為水，同時也符合當(dāng)代可持續(xù)發(fā)展和"綠色化學(xué)"的理念。
[0003] 近年來，過渡金屬催化醇的有氧氧化方面的工作大量被報道，例如釕，鈀，金，鉑 等貴金屬。然而以上金屬催化劑存在著價格昂貴，并且使用的配體制備比較困難，不容易 修飾的缺陷。因此開發(fā)一類廉價易得的過渡金屬催化劑（如銅），從而實現(xiàn)醇選擇性氧化 制備羰基化合物具有重要的研宄意義和應(yīng)用價值。在催化醇氧化反應(yīng)中，與貴金屬（如 釕、鈀、金、鉑）相比較，銅催化劑不僅具有高效的催化活性，而且對底物的適用性也更好， 比如底物中含有氮、硫、氧等雜原子不會與銅配位而使得催化劑失活等優(yōu)點。因此銅催化 醇氧化反應(yīng)，吸引了人們的廣泛關(guān)注，并且在銅催化醇氧化方面人們做了大量的工作。在 這些催化體系中通常需要各種配體的輔助。如Markd首次報道氯化亞銅與鄰二氮菲的 催化體系，在甲苯中實現(xiàn)了 一級、二級醇的氧化[1.￡.]\^^6，？.1?.6；[168，]\118111^231^，1. Chell6_Regnaut，A Gautier, S. M. Brown, C. J. Urch，Science, 1996, 274, 2044]。在 2003 年， Sheldon課題組在乙腈和水的混合體系中，利用聯(lián)吡啶作為配體，溴化銅催化一級醇氧化制 備酸[P. Gamez, I. W. C. E. Arends，J. Reedi jka，R. A. Sheldon, Chem. Commun. , 2003, 2414] 〇 然后Shannon S. Stahl報道利用聯(lián)吡啶作配體，高效的催化了一級醇和二級醇的氧化 [J. E. Steves, S. S. Stahl, J. Am. Chem. Soc.，2013, 135, 15742]。盡管現(xiàn)有大多數(shù)銅催化醇氧 化體系表現(xiàn)出了很好的效果，但被報道的配體大多都局限于N，N-二齒配體。最近我們課題 組發(fā)現(xiàn)L-proline作為N，0-二齒配體，對于促進銅催化醇氧化反應(yīng)有很好的效果，但該體 系仍需在有機溶劑中進行[G. F. Zhang, X. W. Han, Y. X. Luan, Y. Wang, X. Wen, C. R. Ding, Chem. Commun.，2013, 49, 7908]。
[0004] 隨著環(huán)保意識的逐漸增強，水作為廉價易得、無污染、后處理方便的反應(yīng)介質(zhì)受 到了廣泛的關(guān)注?，F(xiàn)有報道水相醇氧化體系大多都只是對氧化一級醇有比較好的效果。 比如，Pomberio 課題組[P. J. Figiel, A. M. Kirillov, Y. Y. Karabach, M. N. Kopylovich，A. J. L. Pomberio, J. Mol. Catal. A Chem.，2009, 305, 178]，Chen 課題組[C. Chen, B. Liu, W. Z. Chen, Synthesis, 2013, 45, 3387]報道了在水相體系中氧化一級醇制備醛的反應(yīng)。由此可 見，銅催化水相二級醇的有氧氧化反應(yīng)仍然是一大挑戰(zhàn)。因此，設(shè)計制備價格低廉、合成方 便的新型官能化氨基酸作為N，0-二齒配體，實現(xiàn)銅催化水相醇氧化反應(yīng)，特別是針對二級 醇的水相氧化仍具有十分重要的意義。 (三）
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在解決上述醇氧化體系存在的問題，提供一種成本低廉、對環(huán)境友好的 銅催化一級醇、二級醇高效有氧氧化制備羰基化合物的新方法。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種官能化氨基酸促進銅催化水相醇氧化制備醛或酮的方法，所述方法為：
[0008] 將底物伯醇或仲醇、催化劑銅鹽、助催化劑TEMPO(2, 2, 6, 6-四甲基哌啶氧化物）、 配體、堿性物質(zhì)和溶劑水混合后，在空氣中氧氣的氧化作用下，回流反應(yīng)0. 5?24h，反應(yīng)結(jié) 束后，反應(yīng)液經(jīng)后處理得到產(chǎn)物醛或酮；即當(dāng)?shù)孜餅椴紩r，所得產(chǎn)物為醛；當(dāng)?shù)孜餅橹俅?時，所得產(chǎn)物為酮；
[0009] 其中，所述配體為N-苯基甘氨酸、N-苯基丙氨酸、N-苯基纈氨酸或N-苯基苯丙氨 酸；所述堿性物質(zhì)為醋酸鹽或碳酸鹽；所述底物與銅鹽、TEMPO、配體、堿性物質(zhì)的投料物質(zhì) 的量之比為 1:0. 05 ?0? 1:0. 05 ?0? 1:0. 05 ?0? 1:1 ?2。
[0010] 所述伯醇為式（I)、（II)、（III)、（IV)所示化合物，分別得到產(chǎn)物醛為式（I'）、 (II'）、（III'）、（IV'）所示化合物；所述仲醇為式（V)、（VI)所示化合物，分別得到產(chǎn)物酮 為式（V'）、（VI'）所示化合物；
【主權(quán)項】
1. 一種官能化氨基酸促進銅催化水相醇氧化制備醛或酮的方法，其特征在于，所述方 法為： 將底物伯醇或仲醇、催化劑銅鹽、助催化劑TEMPO、配體、堿性物質(zhì)和溶劑水混合后，在 空氣中氧氣的氧化作用下，回流反應(yīng)〇. 5?24h，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液經(jīng)后處理得到產(chǎn)物醛 或酮；即當(dāng)?shù)孜餅椴紩r，所得產(chǎn)物為醛；當(dāng)?shù)孜餅橹俅紩r，所得產(chǎn)物為酮； 其中，所述配體為N-苯基甘氨酸、N-苯基丙氨酸、N-苯基纈氨酸或N-苯基苯丙氨酸； 所述堿性物質(zhì)為醋酸鹽或碳酸鹽；所述底物與銅鹽、TEMPO、配體、堿性物質(zhì)的投料物質(zhì)的量 之比為 1:0. 05 ?0? 1:0. 05 ?0? 1:0. 05 ?0? 1:1 ?2 ; 所述伯醇為式（I)、（II)、（III)、（IV)所示化合物，分別得到產(chǎn)物醛為式（I'）、（II'）、 (III'）、（IV'）所示化合物；所述仲醇為式（V)、（VI)所示化合物，分別得到產(chǎn)物酮為式 (V'）、（VI'）所示化合物；
式（I)、（II)、（V)、（I，）、（II，）、（V，）中， R1為氫、甲基、甲氧基、甲硫基、氰基、氟、氯、溴或硝基； R2為氫、甲基、甲氧基、苯基、三氟甲基、硝基、氟、氯或溴； R3為甲基、乙基、苯基或苯甲?；?； X為氧或硫。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述銅鹽為溴化銅、溴化亞銅、氯化亞銅或 碘化亞銅。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述堿性物質(zhì)為碳酸鈉、碳酸鉀、醋酸鈉或 碳酸鉀。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶劑水的體積用量以底物的質(zhì)量計為 20 ?40mL/g。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，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，用二氯甲烷萃取，取有機相，蒸除溶劑后所得粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析純化，以正己烷： 乙酸乙酯體積比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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種官能化氨基酸促進銅催化水相醇氧化制備醛或酮的方法：將底物伯醇或仲醇、催化劑銅鹽、助催化劑TEMPO、配體、堿性物質(zhì)和溶劑水混合后，在空氣中氧氣的氧化作用下，回流反應(yīng)0.5～24h，反應(yīng)結(jié)束后，反應(yīng)液經(jīng)后處理得到產(chǎn)物醛或酮；本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：(1)以官能化氨基酸為新型N,O-二齒配體；(2)在該水相反應(yīng)體系中，不僅能實現(xiàn)一級醇的氧化，而且能夠高效地氧化二級醇；(3)底物適用范圍廣、反應(yīng)速度快、操作方便；(4)成本低、反應(yīng)安全。
【IPC分類】C07C47-55, C07C47-542, C07C201-12, C07C45-38, C07B41-06, C07D213-48, C07C47-575, C07C49-807, C07C45-39, C07D307-46, C07C205-44, C07C47-232, C07C253-30, C07D333-22, C07C255-56, C07D307-48
【公開號】CN104557355
【申請?zhí)枴緾N201410830091
【發(fā)明人】張國富, 雷杰, 丁成榮, 俞藝棟, 單尚
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月27日