一种苯环苄位C-H键氧化成酮的方法技术

本发明专利技术提供了一种苄位C

A method for oxidation of C-H bond at benzyl position of benzene ring to ketone

【技术实现步骤摘要】
一种苯环苄位C
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H键氧化成酮的方法


[0001]本专利技术涉及有机化学中催化氧化合成方法，特别涉及苯环含苄位C
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H键直接氧化成酮的方法。

技术介绍

[0002]将苯环苄位C
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H氧化制备相应的羰基化合物反应是指底物与氧化剂反应，将与苯环直接相连的苄位C
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H键直接氧化成羰基的过程。
[0003]有机物中苄位C
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H键的高效选择性氧化是合成化学里必不可少的步骤，在当前化工生产中对原料结构制造起着至关重要的作用。苄位C
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H选择性氧化成相应的羰基化合物是药物合成中一类重要的化学反应，且一种典型的氧化反应可以产生多种产品，如醛和酮等这两种是必需的中间体。苯环苄位C
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H的直接氧化在农药学和制药工业上有广泛的应用，主要有香料、农用化学品和药品这些都是具有高附加值精细化产品。目前苄位C
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H氧化工艺应用中研究最多的氧化剂大多为三氧化铬、高锰酸钾/硫酸铜(1997.10J.Org.Chem)、硝酸铵/溴化钾/二氧化硅(2009.4Chinese Journal of Catalysis)、乙腈/Bu4NClO4电催化氧化(2020.10Green Chem)等，这些氧化剂价格昂贵或有毒，反应通常在高温下使用氧或过氧化氢条件苛刻。此外反应还会生成大量的重金属废弃物对环境造成严重的污染，影响着人们的健康，且有些氧化剂的选择性氧化例如电化学氧化至今只是在实验室中实验，要进一步在工业规模大量应用尚有待时日，这对生产的可持续性和工业安全构成了严峻的挑战。
[0004]苯环苄位C
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H的键能较高、极性低，其活性相对较低，使得其在反应中不易于被氧化。研究者在控制反应温度和选择高效的活化方式等方面进行了许多改良。目前想要到达到理想的高效选择性氧化一般采用的反应条件较高，如高温、高氧压力、加入化学添加剂，以及强氧化剂(O2，H2O2，t
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BuOOH等)，包含这些氧化剂工艺的收率都不高，只有30％左右。因此，选择高效的催化剂和氧化剂是氧化苄位C
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H制备相应羰基化合物的关键，同时高效地合成我们的目标产物也是绿色化学所追求的目标。
[0005]通过对苯环苄位C
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H氧化目前已有的研究可知，关于苄位C
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H的氧化的研究重点还是集中在选择合适的高效氧化剂和形成新型催化体系。苄位C
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H的催化氧化中使用的氧化剂重金属盐，一方面对反应设备要求高，另一方面存在安全隐患。因此，使用温和的反应条件和开发新型绿色环保氧化体系是研究的重点。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：本专利技术提供了一种条件温和、收率高的苯环苄位C
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H键直接氧化成酮的制备方法。
[0007]技术方案：本专利技术所述的苄位C
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H键直接氧化成酮的方法，以含有苄位C
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H键的雌二醇为底物，经乙酰基取代后，将氯铬酸吡啶(PCC)、氯化铜负载在硅藻土作为氧化剂，苯做溶剂进行氧化反应得到目标产物。
[0008]所述方法具体包括以下步骤：
[0009]1.先保护雌二醇的两个羟基：在氮气保护和避光条件下用醋酸酐取代雌二醇。
[0010]2.氧化剂的制备：取定量的PCC、氯化铜和硅藻土放在研钵里充分混合研磨得到PCC、氯化铜/硅藻土负载氧化剂。
[0011]3.苯环苄位C
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H键氧化：将二乙酰基雌二醇溶解在苯溶剂中，加入PCC、氯化铜/硅藻土负载氧化剂，升高温度氧化后处理得到目标产物。
[0012][0013]进一步地，氧化催化剂可以为CrO3/3，5
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二甲基吡唑、CrO3/SiO2固载、CrO3/冰醋酸、KMnO4/CuSO4、PCC/分子筛、PCC、CuCl2/硅藻土、硝基甲烷/溴化钾中的一种，本专利技术要求PCC、CuCl2/硅藻土为佳。
[0014]进一步地，溶剂苯的用量可以是二乙酰基雌二醇的5倍
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10倍之间，本专利技术要求10倍为佳。
[0015]进一步地，苄位C
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H键、PCC、CuCl2的摩尔比可以为1：1.2
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2.8：0.3
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0.6，本专利技术要求苄位C
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H键、PCC的摩尔比为1∶2.65：0.48为佳。
[0016]进一步地，PCC、硅藻土的质量比可以为1∶0.6
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0.8，本专利技术要求苄位PCC、硅藻土的质量比为1∶2.65为佳。
[0017]进一步地，苯环苄位C
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H键直接氧化成酮的氧化反应温度可以为50
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90℃，本专利技术要求80℃为佳。
[0018]现有技术中在固体载体上的吸附会引起许多化学试剂在化学性质的变化，氧化剂分散在载体表面上，获得较高的比表面积，提高单位质量氧化剂的氧化效率。对于某些强放热反应，载体使氧化剂中的活性组分稀释，以满足热平衡要求。本专利将这种化学反应性变化迁移到苯环苄位C
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H氧化的研究上来，将氯铬酸吡啶(PCC)、氯化铜负载在硅藻土上，形成新的催化氧化体系，当在溶液中使用时，PCC与苄位C
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H反应将其转化酮。当PCC吸附在固体载体上并用作非均相氧化剂时，对于一些烯烃可能是是抗氧化的甚至还可能会抑制其他还原剂的氧化速率。将PCC吸附在固体载体上的，加入氯化铜等能促进苯环苄位氧化，在本专利中我们想描述的是利用PCC、氯化铜吸附在硅藻土氧化苯环侧链。在溶液中这样的氧化导致侧链的氧化，通常的产物是酮或者仲醇。
[0019]有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下优势：
[0020]1、该反应工艺条件温和，可以很好的将二乙酰基雌二醇的苄位C
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H键催化氧化成羰基。
[0021]2、PCC、氯化铜/硅藻土负载氧化剂廉价易得，其用量少，具有工业应用价值。
[0022]3、反应条件温和避免了苛刻反应条件对设备的要求和影响。
[0023]4、操作方便快捷后处理简单，后处理后的苯溶剂剂经分离后还可在用于生产，收率高适合工业化生产。
[0024]5、反应相对绿色环保，避免了使用对环境有害的重金属盐和强氧化剂，具有很大的应用前景。
附图说明
[0025]图1为苄位C
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H键氧化后1HNMR(CDCl3)图谱；
[0026]图2为苄位C
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H键氧化后ESI
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MS谱图。
具体实施方式
[0027]实施例1
[0028]1)先保护雌二醇的两个羟基：在圆底烧瓶中加入雌二醇1g(3.722mmoL)、10mL无水吡啶、2.5mL(13.22mmoL)醋酸酐，在氮气保护下，避光条件下室温搅拌。经过16小时后，将反应混合物冰浴下搅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种苯环苄位C
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H键直接氧化成酮的方法，其特征在于：以含有苄位C
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H键的雌二醇为底物，经乙酰基取代后，将氯铬酸吡啶(PCC)、氯化铜负载在硅藻土作为氧化剂，进行氧化反应得到目标产物，2.根据权利要求1所述苯环苄位C
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H键直接氧化成酮或酸的方法，其特征在于：所述的氧化剂可以为CrO3/3，5
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二甲基吡唑、CrO3/SiO2固载、CrO3/冰醋酸、KMnO4/CuSO4、PCC/分子筛、PCC/硅藻土、硝基甲烷/溴化钾中的一种。3.根据权利要求1所述苯环苄位C
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H键直接氧化成酮或酸的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伯旺，张祥，陈剑，何小凡，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：