一种烷基芳烃和水直接羰基化合成芳基乙酸的方法技术

本发明专利技术提供了一种烷基芳烃和水直接羰基化合成芳基乙酸的方法，包括以下步骤：以式Ⅰ所示的烷基芳烃、一氧化碳和水为原料，在过渡金属催化剂、配体、相转移催化剂和氧化剂的作用下进行反应，一步法制备得到式Ⅱ所示的芳基乙酸。本发明专利技术一步即可将甲苯类化合物和水直接转化为苯乙酸类化合物，无需水解、酸化等额外步骤，污染很少，环境友好。同时，本发明专利技术直接利用水及甲苯类化合物作为反应物，原料简单、廉价、易得。使用廉价过渡金属化合物作为催化剂，价格便宜，成本较低。上述反应副产物较少，且与产物的性质差别较大，后处理简单，很容易分离得到产物，且产物纯度高。且产物纯度高。

【技术实现步骤摘要】
一种烷基芳烃和水直接羰基化合成芳基乙酸的方法


[0001]本专利技术涉及有机合成
，尤其涉及一种烷基芳烃和水直接羰基化合成芳基乙酸的方法。

技术介绍

[0002]苯乙酸是一种重要的合成中间体，在医药、农药、香料等行业有着广泛的应用。随着这些行业的不断发展，苯乙酸的需求量也日益增加。
[0003]在医药行业，苯乙酸被大量用于制备青霉素，随着青霉素及下游产品工业的快速发展，苯乙酸的需求日益增加。另外，苯乙酸还可用于制备性激素药苯乙酸睾酮、抗室性心律失常药氯克律。含不同取代基的苯乙酸用途也很广泛，如邻氯苯乙酸可用于合成镇痛消炎药双氯灭痛；对氯苯乙酸可用于制备氮卓斯汀；对三氟甲基苯乙酸可用于合成治疗心率失常等药物。在农药方面，苯乙酸类化合物常被用于制备杀虫剂、杀菌剂除草剂、灭鼠剂等。如苯乙酸可作为合成杀菌剂苯霜灵、杀鼠剂大隆的原料。在香料行业，苯乙酸酯类化合物可作为香料中的修饰剂，清洁剂、化妆品的生产中。
[0004]目前，合成苯乙酸的方法有多种主要包括氯苄
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氰化钠法、苯乙烯法、羰基合成等方法。
[0005]氯苄
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氰化钠法使用的原料氰化钠和生成的中间体苯乙腈均为剧毒物品，对操作人员不利，环保压力大，废弃物处理费用高，且生产的苯乙酸中往往会残留剧毒的氰化物，污染下游产品。
[0006]苯乙烯法是首先利用苯乙烯、硫磺、氨水为原料制备苯乙酰胺，再经水解得到苯乙酸。该法原料易得，毒性小，但第一步的副产物2
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苯乙硫醇恶臭，污染环境，且反应产物难分离。
[0007]羰基合成法主要指以苄基卤化物和一氧化碳为原料，在过渡金属催化剂如Rh、Re、Ir、Pt、Pd、Co、Ni等的催化下合成苯乙酸。该法副产物较少，产品纯度较高，已获得较广泛的研究(CN 1039241,CN 1054584,CN 1093355,CN 1109871,CN 1284406,CN 851000362,CN 101716523A,CN 101816952A等)。经过多年的发展，目前已经可以在较温和的反应条件下进行。然而，由于该法以氯苄为原料，反应中需加入碱以中和产生的废酸，最后需要将生成的苯乙酸盐酸化才能得到产物苯乙酸，造成反应的经济性不高，对环境也有一定的影响。
[0008]因此，发展一种以简单易得的化合物为原料，经济环保的合成苯乙酸的方法具有重要意义。

技术实现思路

[0009]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种烷基芳烃和水直接羰基化合成芳基乙酸的方法，具有较高的收率和纯度，且成本较低。
[0010]为达到上述目的，本专利技术提供了一种烷基芳烃和水直接羰基化合成芳基乙酸的方法，包括以下步骤：
[0011]以式Ⅰ所示的烷基芳烃、一氧化碳和水为原料，在过渡金属催化剂、配体、相转移催化剂和氧化剂的作用下进行反应，一步法制备得到式Ⅱ所示的芳基乙酸；
[0012][0013]上述反应的方程式如下：
[0014][0015]本专利技术优选的，所述式Ⅰ所示的烷基芳烃、式Ⅱ所示的芳基乙酸中，R1、R2、R3、R4、R5独立地选自氢，直链或支链C1～C40的脂肪族基团、C3～C40的脂环族基团、C2～C40的杂环基团、C4～C60的芳香基团、C4～C60的杂芳基团、卤素、氰基、硫氰基、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C40的烷氧基、C4～C60的芳香氧基、硝基、磺酸基或胺基。
[0016]更优选的，所述R1、R2、R3、R4、R5独立地选自氢，直链或支链C1～C10的脂肪族基团、C3～C12的脂环族基团、C2～C12的杂环基团、C4～C12的芳香基团、C4～C12的杂芳基团、卤素、氰基、硫氰基、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C12的烷氧基、C4～C12的芳香氧基、硝基、磺酸基或胺基。
[0017]进一步优选的，所述R1、R2、R3、R4、R5独立地选自氢，直链或支链C1～C6的脂肪族基团、C3～C6的脂环族基团、C2～C6的杂环基团、C4～C6的芳香基团、C4～C6的杂芳基团、卤素、氰基、硫氰基、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C6的烷氧基、C4～C6的芳香氧基、硝基、磺酸基或胺基。
[0018]再优选的，所述R1、R2、R3、R4、R5独立地选自氢，直链或支链C1～C3的脂肪族基团、C3～C6的脂环族基团、C2～C6的杂环基团、C4～C6的芳香基团、C4～C6的杂芳基团、卤素、氰基、硫氰基、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C3的烷氧基、C4～C6的芳香氧基、硝基、磺酸基或胺基。
[0019]本专利技术优选的，所述R1、R2、R3、R4、R5可任选的被一个或多个卤素、羟基、氨基取代。
[0020]在本专利技术的一些具体实施例中，所述R1、R2、R3、R4、R5独立地选自氢、甲基、乙基、丙基、一氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、氟、氯、溴、甲氧基、乙氧基、丙氧基、硝基。
[0021]或者R1和R2，或R2和R3，或R3和R4，或R4和R5形成与苯环稠合或螺合的C3～C40的脂环族基团、C2～C40的杂环基团、C4～C60的芳香基团、C4～C60的杂芳基团。
[0022]本专利技术优选的，R1和R2，或R2和R3，或R3和R4，或R4和R5形成与苯环稠合或螺合的C3～C12的脂环族基团、C2～C12的杂环基团、C4～C12的芳香基团、C4～C12的杂芳基团。
[0023]更优选的，R1和R2，或R2和R3，或R3和R4，或R4和R5形成与苯环稠合或螺合的C3～C6的脂环族基团、C2～C6的杂环基团、C4～C6的芳香基团、C4～C6的杂芳基团。
[0024]进一步优选的，R1和R2，或R2和R3，或R3和R4，或R4和R5形成与苯环稠合的苯环、吡啶环、吡咯环、吡嗪环。
[0025]本专利技术优选的，所述R6、R7独立地选自氢，直链或支链C1～C40的脂肪族基团、C3～C40的脂环族基团、C2～C40的杂环基团、C4～C60的芳香基团、C4～C60的杂芳基团、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C40的烷氧基或C4～C60的芳香氧基。
[0026]更优选的，所述R6、R7独立地选自氢，直链或支链C1～C10的脂肪族基团、C3～C12的脂环族基团、C2～C12的杂环基团、C4～C12的芳香基团、C4～C12的杂芳基团、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C10的烷氧基或C4～C12的芳香氧基。
[0027]进一步优选的，所述R6、R7独立地选自氢，直链或支链C1～C6的脂肪族基团、C3～C6的脂环族基团、C2～C6的杂环基团、C4～C6的芳香基团、C4～C6的杂芳基团、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C6的烷氧基或C4～C6的芳香氧基。
[0028]再优选的，所述R6、R7独立地选自氢，直链或支链C1～C3的脂肪族基团、直链或支链C1～C3的烷氧基。
[0029]在本专利技术的一些具体实施例中，所述R6、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烷基芳烃和水直接羰基化合成芳基乙酸的方法，包括以下步骤：以式Ⅰ所示的烷基芳烃、一氧化碳和水为原料，在过渡金属催化剂、配体、相转移催化剂和氧化剂的作用下进行反应，一步法制备得到式Ⅱ所示的芳基乙酸；其中，R1、R2、R3、R4、R5独立地选自氢，直链或支链C1～C40的脂肪族基团、C3～C40的脂环族基团、C2～C40的杂环基团、C4～C60的芳香基团、C4～C60的杂芳基团、卤素、氰基、硫氰基、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C40的烷氧基、C4～C60的芳香氧基、硝基、磺酸基或胺基；R6、R7独立地选自氢，直链或支链C1～C40的脂肪族基团、C3～C40的脂环族基团、C2～C40的杂环基团、C4～C60的芳香基团、C4～C60的杂芳基团、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C40的烷氧基或C4～C60的芳香氧基；或者R1和R2，或R2和R3，或R3和R4，或R4和R5形成与苯环稠合或螺合的C3～C40的脂环族基团、C2～C40的杂环基团、C4～C60的芳香基团、C4～C60的杂芳基团。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述R1、R2、R3、R4、R5独立地选自氢，直链或支链C1～C10的脂肪族基团、C3～C12的脂环族基团、C2～C12的杂环基团、C4～C12的芳香基团、C4～C12的杂芳基团、卤素、氰基、硫氰基、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C12的烷氧基、C4～C12的芳香氧基、硝基、磺酸基或胺基；R6、R7独立地选自氢，直链或支链C1～C10的脂肪族基团、C3～C12的脂环族基团、C2～C12的杂环基团、C4～C12的芳香基团、C4～C12的杂芳基团、酯基、醛基、酮羰基、酰胺基、直链或支链C1～C10的烷氧基或C4～C12的芳香氧基；或者R1和R2，或R2和R3，或R3和R4，或R4和R5形成与苯环稠合或螺合的C3～C12的脂环族基团、C2～C12的杂环基团、C4～C12的芳香基团、C4～C12的杂芳基团。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述一氧化碳的压力为1～60atm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基芳烃作为溶剂；所述一氧化碳的压力为1～60atm；所述水与氧化剂的摩尔比为1:1～5:1。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过渡金属催化剂的添加量为氧化剂摩尔量的0.1％～2％；所述配体的添加量为氧化剂摩尔量的0.1％～2％；所述相转移催化剂的添加量为氧化剂摩尔量的0.1％～2％。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过渡金属催化剂中的过渡金属选自钴、镍、铜、钌、钯中的一种或多种；所述配体选自含磷元素和/或含氮元素的化合物；所述相转移催化剂选自季铵盐、冠醚、链状聚醚中的一种或多种；所述氧化剂选自过氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄汉民，丁永正，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：