联哌啶骨架四齿含氮锰催化剂及其催化碳氢分子苄基位选择性氧化的方法技术

本发明专利技术公开了一种联哌啶骨架四齿含氮锰催化剂及其催化碳氢分子苄基位选择性氧化的方法，所述联哌啶骨架四齿含氮锰催化剂以价格低廉、无毒的三氟甲磺酸锰为锰源，以结构简单的1,1'

【技术实现步骤摘要】
联哌啶骨架四齿含氮锰催化剂及其催化碳氢分子苄基位选择性氧化的方法


[0001]本专利技术属于碳氢化合物中碳氢键选择性氧化
，具体涉及到碳氢化合物在联哌啶骨架四齿含氮锰催化剂以及H2O2作为氧化剂作用下，生成相应带有多种官能团芳基酮和环状亚胺的方法。

技术介绍

[0002]芳基酮是众多天然产物和活性药物分子活性官能团及合成单元成分。例如：芳基酮是：金丝桃素、乙酰丁香酮、奥卡西平、黄豆苷元、西他生坦、根赤壳菌素、表儿茶素没食子酸酯、卢卡帕尼、富亮氨酸重复激酶
‑
2(LRRK2)、等关键结构单元。此外，这类羰基化合物也被广泛应用于先进材料中，是很多精细化学品的合成中间体。
[0003]环亚胺是一种含氮杂环有机化合物，是合成许多天然产物或药物分子结构单元，也是一些药物分子的活性官能团。环状亚胺通过不对称还原可以得到手性含氮杂环胺，也可以通过的转化用于药物(如：曲马多、原环啶、氟西汀、三己苯基和阿托品)和天然产物及其类似物的合成。环亚胺也常被用在一些有机人名反应中，反应的范围涉及碳环和杂环的形成(Diels
‑
Alder和Fischer反应)、亲电芳香族取代(Friedel
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Crafts反应)、多组分反应(Mannich，Betti和Ugi反应)、亲核加成(Henry，Strecker，Reformatsky和Pudovik反应)和烯酮环加(Staudinger反应)。
[0004]芳基酮经常用作合成复杂的有机分子。合成芳基酮最主要的方法是Friedel
‑
Crafts的酰化反应和过渡金属催化的偶联反应，这种方法由于选择性差、需要苛刻的反应条件、使用大量有毒或昂贵的金属盐反应后产生大量废弃物，并且只能局限于一些简单官能团化芳基酮的合成。因此，对碳氢化合物苄基C(sp3)
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H温和、绿色、廉价、选择性直接氧化是理想的合成芳基酮的方法，然而，文献中报道常用于碳氢键C(sp3)
‑
H苄位氧化的氧化剂有CrO3、Na2CrO4、KMnO4、MnO2、m
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CPBA、
t
BuOOH、高价碘试剂、等剂量氧化剂；且反应产生大量废弃物对环境不友好，例如高锰酸钾或铬酸衍生物，产生的大量金属残渣不仅在大规模应用上需要巨大成本，而且生成废弃物为潜在的致癌物也对环境造成巨大破害。因此，发展毒性较低、廉价、环境友好催化氧化体系是我们发展的目标。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种价格低廉、无毒、制备简单的联哌啶骨架四齿含氮锰催化剂，以及该催化剂选择性催化碳氢键苄基位氧化合成带有多种官能团的芳基酮、环状亚胺以及药物活性分子的方法。
[0006]针对上述目的，本专利技术所采用的联哌啶骨架四齿锰催化剂的结构式如下所示：
[0007][0008]上述锰催化剂结构式中的联哌啶骨架代表(内消旋)
‑
2,2
′‑
联哌啶、(外消旋)
‑
2,2
′‑
联哌啶、(R,R)
‑
2,2
′‑
联哌啶、(S,S)
‑
2,2
′‑
联哌啶中任意一种；OTf代表配位离子三氟甲磺酸根阴离子。该锰催化剂的制备方法为：将三氟甲磺酸锰与1,1'
‑
双
‑
(2
‑
甲基吡啶)
‑
2,2'
‑
联哌啶锰按照摩尔比为1:1加入乙腈中，在氮气氛围下80℃搅拌8小时，除去乙腈，得到淡黄色固体，即联哌啶骨架四齿含氮锰催化剂。
[0009]本专利技术锰催化剂用于催化碳氢分子苄基位选择性氧化合成芳基酮的方法为：将式I所示带有不同官能团的碳氢化合物、锰催化剂加入盛有乙腈和乙酸的反应瓶中，然后将H2O2水溶液溶于乙腈并通过微量注射泵滴加到反应瓶中，室温反应10～300分钟，分离纯化得到式II所示带有不同官能团的芳基酮；反应方程式如下所示：
[0010][0011]式中，FG代表C1～C4烷基、芳基、羧基、酰基、酰胺基、酰氧基、磺酰氧基、氰基、叠氮基、炔基、保护一级胺、保护二级胺、保护氨基酸中任意一种；R代表氢、卤素、C1～C4烷基、硝基中任意一种，n＝0～6数。
[0012]上述的锰催化剂催化碳氢分子苄基位选择氧化合成芳基酮的方法中，所述锰催化剂的加入量为式I所示带有不同官能团的碳氢化合物摩尔量的0.1％～10％，优选锰催化剂的加入量为式I所示带有不同官能团的碳氢化合物摩尔量的1％～5％；所述H2O2的加入量为式I所示带有不同官能团的碳氢化合物摩尔量的5～8倍，乙酸的加入量为式I所示带有不同官能团的碳氢化合物摩尔量的4～6倍。
[0013]本专利技术锰催化剂用于催化一级胺碳氢键苄基位选择性氧化合成环状亚胺的方法为：将式III所示一级胺和锰催化剂加入盛有乙酸的反应瓶中，然后将H2O2水溶液溶于乙腈并通过微量注射泵滴加到反应瓶中，室温反应10～300分钟，其中一级胺碳氢键苄基位选择性氧化生成式IV所示芳基酮胺，芳基酮胺在乙酸促进下缩合生成式V所示环状亚胺；反应方程式如下所示：
[0014][0015]式中，R1代表氢、卤素、C1～C4烷基中任意一种，R2代表氢或甲基，R3代表氢、C1～C4烷基、环己基、苯基、C1～C4烷基取代苯基、卤代苯基中任意一种，m＝1或2。
[0016]上述的锰催化剂催化一级胺碳氢键苄基位选择性氧化合成环状亚胺的方法中，所述锰催化剂的加入量为式III所示一级胺摩尔量的0.1％～10％，优选锰催化剂的加入量为
式III所示一级胺摩尔量的1％～5％；所述H2O2的加入量为式III所示一级胺摩尔量的4～6倍，乙酸的加入量为式III所示一级胺摩尔量的45～55倍。
[0017]本专利技术锰催化剂用于催化三级胺碳氢键苄基位选择性氧化合成药物活性分子的方法为：将式VI所示三级胺和催化剂加入盛有乙腈和氯乙酸的反应瓶中，然后将H2O2水溶液溶于乙腈并通过微量注射泵滴加到反应瓶中，室温反应10～300分钟，分离纯化得到式VII所示药物活性分子；反应方程式如下所示：
[0018][0019]式中，R4、R6各自独立的代表氢、卤素、C1～C4烷基中任意一种，R5代表氢或羟基，y＝0或1。
[0020]上述的锰催化剂催化三级胺碳氢键苄基位选择性氧化合成药物活性分子的方法中，所述锰催化剂的加入量为式VI所示三级胺摩尔量的0.1％～10％，优选锰催化剂的加入量为式VI所示三级胺摩尔量的1％～5％；所述H2O2的加入量为式VI所示三级胺摩尔量的5～8倍，氯乙酸的加入量为式VI所示三级胺摩尔量的9～12倍。
[0021]本专利技术锰催化剂用于催化环状二级胺碳氢键苄基位选择性氧化合成药物活性分子的方法为：将式VIII所示环状二级胺和锰催化剂加入盛有乙酸的反应瓶中，然后将H2O2水溶液溶于乙腈并通过微量注射泵滴加到反应瓶中，室温反应10～300分钟，分离纯化得到式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联哌啶骨架四齿含氮锰催化剂，其特征在于所述锰催化剂的结构式如下所示：上述锰催化剂结构式中的联哌啶骨架代表(内消旋)
‑
2,2
′‑
联哌啶、(外消旋)
‑
2,2
′‑
联哌啶、(R,R)
‑
2,2
′‑
联哌啶、(S,S)
‑
2,2
′‑
联哌啶中任意一种；OTf代表配位离子三氟甲磺酸根阴离子。2.权利要求1的锰催化剂催化碳氢分子苄基位选择性氧化合成芳基酮的方法，其特征在于：将式I所示带有不同官能团的碳氢化合物、锰催化剂加入盛有乙腈和乙酸的反应瓶中，然后将H2O2水溶液溶于乙腈并通过微量注射泵滴加到反应瓶中，室温反应10～300分钟，分离纯化得到式II所示带有不同官能团的芳基酮；反应方程式如下所示：式中，FG代表C1～C4烷基、芳基、羧基、酰基、酰胺基、酰氧基、磺酰氧基、氰基、叠氮基、炔基、保护一级胺、保护二级胺、保护氨基酸中任意一种；R代表氢、卤素、C1～C4烷基、硝基中任意一种，n＝0～6数。3.根据权利要求2所述的锰催化剂催化碳氢分子苄基位选择氧化合成芳基酮的方法，其特征在于：所述锰催化剂的加入量为式I所示带有不同官能团的碳氢化合物摩尔量的0.1％～10％，H2O2的加入量为式I所示带有不同官能团的碳氢化合物摩尔量的5～8倍，乙酸的加入量为式I所示带有不同官能团的碳氢化合物摩尔量的4～6倍。4.权利要求1的锰催化剂催化一级胺碳氢键苄基位选择性氧化合成环状亚胺的方法，其特征在于：将式III所示一级胺和锰催化剂加入盛有乙酸的反应瓶中，然后将H2O2水溶液溶于乙腈并通过微量注射泵滴加到反应瓶中，室温反应10～300分钟，其中一级胺碳氢键苄基位选择性氧化生成式IV所示芳基酮胺，芳基酮胺在乙酸促进下缩合生成式V所示环状亚胺；反应方程式如下所示：式中，R1代表氢、卤素、C1～C4烷基中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超群，周继梅，贾敏贤，马建伟，肖建良，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：