一种由二氧化碳制备ε-,ζ-,η-氰基羧酸的方法技术

本发明专利技术涉及医药、有机化工及精细化工领域，具体涉及一种由二氧化碳制备ε

【技术实现步骤摘要】
一种由二氧化碳制备
ε
‑
,
ζ
‑
,
η
‑
氰基羧酸的方法


[0001]本专利技术涉及医药、有机化工及精细化工领域，特别涉及一种铱、4CzIPN或钌催化的，以二氧化碳、烯烃、环酮肟为原料，以DIPEA或者三乙胺为还原剂，DMSO为溶剂，简单高效的合成ε
‑
,ζ
‑
,η
‑
氰基羧酸化合物的方法。

技术介绍

[0002]氰基羧酸是一类重要的具有生物活性的化合物，也是构建维生素B6、咖啡因、叶酸等药物分子的重要中间体(参见：(a)Oliver,L.；Jens
‑
Uwe,R.；Hilke
‑
Marie,L.；Paul,H.；Constanze,M.Preparation cyano carboxylic acid esters,EP 2455365A1,20120523；(b)Michael Paul,B.；John Wing,W.Biocatalytic preparation of 1
‑
cyanocyclohexaneacetic,WO 2004111256A1,20041223.)。此外，其结构中的氰基可以水解成羧基，所得的脂肪族二羧酸化合物，在高分子聚合反应中有着广泛的应用，是合成聚酰胺、聚酯的重要单体，因此，该类化合物的有效合成具有较强的应用价值(参见：Ren,W.；Chu,J.；Sun,F.；Shi,Y.Org.Lett.2019,21,5967
‑
5970；(b)Yang,J.；Liu,J.；Ge,Y.；Huang,W.；Neumann,H.；Jackstell,R.；Beller,M.Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,20394
–
20398.)。该类化合物的经典合成方法是利用卤代羧酸与氰化钠或者氢氰酸的亲核取代反应制备得到，然而该法中需要用到剧毒的氰化钠或者氢氰酸，给实际操作带来了极大的麻烦；此外，通过二腈类化合物的单氰基水解反应，也是制备氰基羧酸的一类重要方法，然而化合物中两个氰基具有相似的反应活性，如何控制反应条件，保证只有一个氰基被水解，是一项具有挑战性的工作(参见：Zhu,D.；MukherJee,C.；Biehl,E.R.；Hua,L.Adv.Synth.Catal.2007,349,1667
–
1670.)。
[0003]近期，于达刚教授报道了通过环酮肟酯与二氧化碳的开环羧基化反应，可以得到一系列的氰基羧酸，然而该反应只限于2
‑
芳基取代的环酮肟酯，底物适用范围较窄，且底物的合成难度较大(参见：Jiang,Y.
‑
X.；Chen,L.；Ran,C.
‑
K.；Song,L.；Zhang,W.；Liao,L.
‑
L.；Yu,D.
‑
G.ChemSusChem 2020,13,6312
–
6317.)。进一步发展通过简单易得的原料，反应条件温和的方法，实现不同碳链长度的氰基羧酸类化合物的快速构建，具有较高的研究价值。

技术实现思路

[0004]鉴于
技术介绍
中的不足，本专利技术以廉价易得的二氧化碳、烯烃、环酮肟(2
‑
位，3
‑
位，3,3,
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位取代的环丁酮肟、环戊酮肟、环己酮肟等)为起始原料，在可见光促进，铱、4CZIPN或钌的催化作用下，通过连续的自由基加成/单电子还原/羧基化反应，合成了一系列的ε
‑
,ζ
‑
,η
‑
氰基羧酸。本专利技术方法原料来源广泛，操作方法简便，易于分离纯化，产率较高。
[0005]本专利技术ε
‑
,ζ
‑
,η
‑
氰基羧酸化合物的合成方法为：以烯烃和环酮肟为原料，铱、4CZIPN或钌为光催化剂，在还原剂的参与下，二甲亚砜作溶剂，所有参与反应的原料加完之
后充入二氧化碳气体，进行反应，得到一系列的氰基羧酸化合物。
[0006]该反应的具体工艺过程如下所示：
[0007][0008]烯烃上的R
’
，R为苯基、甲基、萘基、 噻吩基或者氢；R
’
，R为苯基时，其取代基为氟、氯、溴、甲氧基、酯基和对三氟甲基；R1为甲基或者氢。
[0009]所使用原料烯烃的结构式为：烯烃上的R
’
，R为苯基、甲基、萘基、噻吩基或者氢；R
’
，R为苯基时，其取代基为氟、氯、溴、甲氧基、酯基和对三氟甲基；R1为甲基或者氢。
[0010]环酮肟选自四元环、六元环、杂环以及他们带有的不同取代基产物。
[0011]所使用的原料环酮肟的结构式为：环酮肟上R3、R4、R5选自芳基、甲基、氰基、苄基、酯中的一种；X为C、O、N；R2＝p
‑
CF3C6H4CO，n＝1，2，3。
[0012]本专利技术具体的反应条件为：2x 3W蓝色LED，室温12～24小时，然后加入碘甲烷50℃油浴锅中再反应1小时。
[0013]上述反应所使用的光催化剂为二[2
‑
(2,4
‑
二氟苯基)
‑5‑
三氟甲基吡啶][2
‑
2'
‑
联(4
‑
叔丁基吡啶)]铱二(六氟磷酸)盐，三(2,2'
‑
联吡啶)钌二(六氟磷酸)盐，2,4,5,6
‑
四(9
‑
咔唑基)
‑
间苯二腈，催化剂的用量为烯烃摩尔数的2mol％；
[0014]所使用的烯烃与环酮肟摩尔比为1：1.5，二氧化碳的压力为0.1MPa；
[0015]所使用的还原剂为N，N
‑
二异丙基乙胺(DIPEA)、或三乙胺(Et3N)；其与烯烃的摩尔比为3.0：1。
[0016]碘甲烷与烯烃摩尔比为4：1。
[0017]所述的反应后处理简便，只需要简单的柱色谱分离方法，以石油醚与乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂就可以得到纯净的ε
‑
,ζ
‑
,η
‑
氰基羧酸化合物。
[0018]本专利技术采用的原料烯烃和环酮肟根据文献合成得到(Cheng,Z.；Jin,W.；Liu,C.B2pin2‑
catalyzed oxidative cleavage of a C＝C double bond with molecular oxygen,Org.Chem.Front.2019,6,841
‑
845；Zhao,B.；Shi,Z.Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,12727
–
12731.)。
[0019]有益效果：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由二氧化碳制备ε
‑
,ζ
‑
,η
‑
氰基羧酸的方法，其特征在于：所述方法为：以烯烃和环酮肟为原料，铱、4CZIPN或钌为光催化剂，在还原剂的参与下，二甲亚砜作溶剂；所有参与反应的原料加完之后充入二氧化碳气体，进行反应，得到一系列的氰基羧酸化合物。2.根据权利要求1所述的制备ε
‑
,ζ
‑
,η
‑
氰基羧酸化合物的方法，其特征在于：所述反应条件为：2x 3W蓝色LED，室温反应12～24小时，然后加入碘甲烷50℃油浴锅中再反应1小时。3.根据权利要求1所述的制备ε
‑
,ζ
‑
,η
‑
氰基羧酸化合物的方法，其特征在于：所述烯烃与环酮肟的摩尔比为1：1.5
‑
2.0，二氧化碳的压力为0.1MPa。4.根据权利要求1所述的制备ε
‑
,ζ
‑
,η
‑
氰基羧酸化合物的方法，其特征在于：所述烯烃的结构式如下：烯烃上的R
’
，R为苯基、甲基、萘基、噻吩基或者氢；R
’
，R为苯基时，其取代基为氟、氯、溴、甲氧基、酯基和对三氟甲基；R1为甲基或者氢。5.根据权利要求1所述的制备ε
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,ζ
‑
,η
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙松，柏君雪，周聪，李渺，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：