一种铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法技术

本发明专利技术公开了一种铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，以有机溶剂和水溶液为溶剂，在氧化剂的作用下，催化氧化苄位叔碳合成芳酮，反应通式表示如下。本发明专利技术使用廉价绿色的铁催化剂，在绿色氧化剂过氧化氢作用下，以乙腈和水为溶剂，将苄位叔碳断键氧化成羰基生成相应的芳酮。本发明专利技术催化氧化反应制备芳酮的方法，使用环境友好的廉价金属催化剂和氧化剂，而且反应底物廉价易得性质稳定，具有较好的官能团相容性。在优化的反应条件之下，目标产品分离收率高达96％。产品分离收率高达96％。产品分离收率高达96％。

【技术实现步骤摘要】
一种铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法


[0001]本专利技术属于催化合成
，涉及一种铁催化合成芳酮的方法，具体涉及一种铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法。

技术介绍

[0002]C
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C键由于具有较高的热力学稳定性，是惰性化学键活化领域的一大难题；芳酮是具有高附加价值的有机合成中间体，广泛应用于医药、农药、染料和香料等的合成。目前苄位叔碳断键氧化反应合成芳酮的方法中，以苄位叔醇经由C
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C键断裂氧化合成芳酮和苯乙酸衍生物经由脱羧合成芳酮这两种反应为主，如2014年宋秋玲课题组(J.Org.Chem.2014,79,1867
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1871)报道了一种铜催化的α
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取代苯乙酸通过脱羧氧化苄位叔碳合成相应的酮的反应，但较高的反应温度以及有限的底物范围限制了其应用。而苄位异丙苯的断键氧化反应底物来源广泛且价格低廉，虽然该反应已有少量报道，但也产生了例如2021年柳忠全课题组(Org.Lett.2021,23,4057
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4061)报道的使用NaNO2/HCl作为关键添加剂的反应条件存在产生硝基化副产，增加反应后处理难度的问题；另外其前期报道的一种光电催化的反应条件对反应设备的较高要求提高了应用成本的问题。因此，从经济因素、效率因素以及环境因素的角度出发，专利技术一种高效的、经济实用的、环境友好的催化氧化苄位叔碳断键备芳酮的方法具有相当的意义和价值。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对现有技术应用条件复杂，设备需求高，或使用有毒有害原料，产生多余副产等问题，本专利技术提供一种全新的铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，本专利技术中使用简单铁催化剂，常用氧化剂，仅需常规釜式设备需求的条件温和、高效环保的方法合成芳酮；有效解决了现有的芳酮合成方法存在反应温度较高、反应底物用量大、反应实用成本高等问题。
[0004]技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述一种铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，以有机溶剂和水溶液为溶剂，在氧化剂的作用下，铁催化氧化苄位叔碳合成芳酮，反应通式表示如下：
[0005][0006]式中R1和R2各自独立选自烷基，烷氧基，苄基，芳基，卤素中的任意一种；
[0007]Ar表示芳基或带有取代基的芳基。
[0008]其中，所述Ar表示的芳基为取代或非取代的苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基。
[0009]其中，所述Ar上的取代基为单取代或多取代芳环上的氢，所述的取代基任意选自氢、C1～C12直链或支链的烷基、C1～C12直链或支链的烷氧基、C3～C12的环烷基、苯基、氟、氯、溴、羟基、羧基、甲酯基、乙酯基、丙酯基、氰基、硝基、甲酰基或者硼酸基。
[0010]其中，所述有机溶剂为乙腈、乙醇、DMSO中的任意一种。
[0011]作为优选，所述有机溶剂为乙腈。
[0012]其中，所述反应温度为20～100℃，反应时间为0.5～60小时。优选温度为：50～100℃。
[0013]其中，所述苄位叔碳、氧化剂、铁催化剂的摩尔比为1:(1～10):(0.04～0.5)。
[0014]其中，所述苄位叔碳与乙腈和水的重量比为1:(5～1000):(5～1000)。
[0015]其中，所述铁催化剂包括氯化亚铁、溴化亚铁、碘化亚铁、氟化亚铁、氧化亚铁、醋酸亚铁、草酸亚铁、乙酰丙酮亚铁、酞菁亚铁、磷酸亚铁、二茂铁、氯化铁、溴化铁、氟化铁、乙酰丙酮铁、三氟甲磺酸铁、四氟硼酸铁、对甲苯磺酸铁、丙烯酸铁、乙醇铁、福美铁、异丙氧基铁、2
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乙基乙酸铁、十二羰基三铁、氧化铁、三(三氟
‑
2,4
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戊二酮)铁中的任意一种或其组合。
[0016]其中，所述氧化剂包括过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二叔丁基、过氧硫酸钾、过氧焦磷酸钾、过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过氧化苯甲酰、过氧单磺酸钾、3
‑
氯过氧苯甲酸中的任意一种或其组合。
[0017]作为优选，氧化剂使用时还可以采用空气与氧气作为气氛气体。
[0018]设计原理：本专利技术利用过度金属铁的氧化还原能力，催化氧化剂形成活性中间体，再由活性中间体夺取苄位叔碳上的氢并继续与之作用形成苄基过氧化中间体，继而均裂形成烷氧自由基，再经过β
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断裂过程脱掉一个支链烷基自由基形成最终产物。目前通过苄位碳碳键断裂直接形成芳基酮的方法多见于光电催化方式，必须强氧化剂或有机溶剂，或者存在额外副反应产物影响后处理效率。本专利技术使用廉价环保低毒的铁系催化剂，可用易得无毒氧化剂，无添加或少添加助剂，简单的釜式反应条件，无副反应或少量副反应，目前无类似条件反应方法，此外，，本专利技术底物无需羰基源，由芳基烷烃直接氧化获得对应产物，且烷基芳类化合物更加廉价和稳定，实现了目标产品分离收率高达96％。
[0019]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0020](1)本专利技术提供了一种在乙腈与水的混合溶剂中铁催化苄位叔碳断键氧化反应来制备芳酮的新方法，该方法具有底物来源广泛、价格低廉、原料投料量低、无需预官能团化，催化剂、氧化剂简单易得，反应产率高的优点；在具备以上优点的基础上，兼具反应方式简单实用，只需廉价铁催化剂和简单搅拌反应条件，无额外副产，后处理简单，设备要求低等优势；
[0021](2)本专利技术提供的合成芳酮的方法中，底物官能团相容性好且底物的适用范围广；在优化的反应条件之下，该方法简单易行，一步法直接得到芳酮，目标产品分离后收率高达96％，极大地拓展了制备芳酮的原料来源，是一种通用、高效、经济、环境友好的合成芳酮的方法。
[0022](3)方法可以适用于复杂活性分子底物，且活性基团不需要保护，也是本专利技术方法显著的优点，有望在药物合成上有重要的应用。
具体实施方式
[0023]根据下述实施例，可以更好地理解本专利技术。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本专利技术，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本
专利技术。
[0024]实施例1
[0025]化合物1：25mL反应瓶中依次加入氯化亚铁(0.025mmol)，过硫酸钾(0.75mmol)，对溴异丙苯(0.25mmol)，乙腈(1mL)，水(1mL)，反应混合物在80℃下反应3h。反应结束加入饱和食盐水10mL，用乙醚萃取(10mL
×
3)，合并有机相，减压蒸除溶剂后柱层析分离得到产率93％。
[0026]1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.85
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7.82(m,2H),7.64
‑
7.60(m,2H),2.60ppm(s,3H)；
13
C NMR(100MHz,CDCl3)δ:196.9,135.8,131.8,129.8,128.2,26.5ppm
[0027]实施例2
[0028]化合物2：25本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，其特征在于，以有机溶剂和水溶液为溶剂，在氧化剂的作用下，铁催化氧化苄位叔碳合成芳酮，反应通式表示如下：式中R1和R2各自独立选自烷基，烷氧基，苄基，芳基，卤素中的任意一种；Ar表示芳基或带有取代基的芳基。2.根据权利要求1所述的铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，其特征在于，所述Ar表示的芳基为取代或非取代的苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基。3.根据权利要求2所述的铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，其特征在于，所述Ar上的取代基为单取代或多取代芳环上的氢，所述的取代基任意选自氢、C1～C12直链或支链的烷基、C1～C12直链或支链的烷氧基、C3～C12的环烷基、苯基、氟、氯、溴、羟基、羧基、甲酯基、乙酯基、丙酯基、氰基、硝基、甲酰基或者硼酸基。4.根据权利要求1所述的铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，其特征在于，所述有机溶剂优选为乙腈、乙醇、DMSO中的任意一种。5.根据权利要求1所述的铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，其特征在于，所述反应温度为20～100℃，反应时间为0.5～60小时。6.根据权利要求1所述的铁催化苄位叔碳断键氧化合成芳酮的方法，其特征在于，所述苄位叔碳、氧化剂、铁催化剂的摩尔比为1:(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩维，蔡恒睿，赵宏元，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：