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1、10申请公布号CN102924205A43申请公布日20130213CN102924205ACN102924205A21申请号201210444503922申请日20121108C07B41/06200601C07B41/08200601C07C45/38200601C07C47/575200601C07C47/58200601C07C47/21200601C07C49/78200601C07C47/232200601C07C47/565200601C07D213/48200601C07D333/22200601C07C49/04200601C07C49/675200601C07D333/40。
2、200601C07C51/255200601C07C63/70200601C07C65/2120060171申请人中国科学院上海有机化学研究所地址200032上海市徐汇区枫林路354号72发明人姜标韩磊74专利代理机构上海新天专利代理有限公司31213代理人邬震中54发明名称一种由醇氧化为醛、酮或羧酸的方法57摘要本发明公开了一种醇氧化为相应醛、酮或酸物的方法，该方法系在金属氮杂环卡宾类化合物为催化剂，以空气中的氧气为氧化剂，高效温和地将醇类化合物选择性氧化成醛或酮；加热条件下又可以将无氢的伯醇高效氧化生成相应的羧酸化合物。51INTCL权利要求书3页说明书7页19中华人民共和国国家知识产权局。
3、12发明专利申请权利要求书3页说明书7页1/3页21一种合成醛、酮或羧酸的方法，其特征在于包括如下步骤在室温150温度下、有机溶剂和氧化性气体中，醇类化合物、催化剂、碱和助剂反应0572H得到相应的醛、酮或羧酸；所述的醇类化合物指具有如1、2、3和4类结构的醇类其中R1，每处均独立选自H、卤素、C110的烷基、C110的烯基、C15的烷氧基、C16的烷氨基、C12的酰基、硝基、氰基、羟基或氨基；R2是H、C110的烷基或者是苯、吡啶、呋喃、噻吩基团；R3、R4、R5和R6每处出现时均独立选自H、卤素、C110的烷基、C110的烯基和苯环；R7和R8每处出现时均独立选自H、卤素、C110的烷基、。
4、C110的烯基、苯环、呋喃、吡啶和噻吩结构；R9和R10每处出现时均独立选自H、C110的烃基、具有C3C8的碳环、呋喃、吡啶和噻吩结构；所述的催化剂是以下四种1咪唑盐；2金属氮杂环卡宾配合物；3咪唑盐和金属粉末；4咪唑盐和金属化合物；所述的咪唑盐的结构如式518所示X可能为F、CL、BR、I、CLO4、BF4、SBF6、PF6、OTF、NTF2、HSO4或者OAC；所述的金属氮杂环卡宾配合物为MLAXB结构M为FE、CO、NI、CU、ZN或AG；L如式1932所示的氮杂环卡宾；X可能为F、CL、BR、I、CLO4、BF4、SBF6、PF6、OTF、NTF2、HSO4、OAC、AGCL2、AG。
5、BR2、CUCL2、CUBR2或CUI2；A可以为16，B为14；权利要求书CN102924205A2/3页3所述的金属粉末是锰粉、铁粉、钴粉、镍粉、铜粉、锌粉、银粉、镁粉或铝粉；所述的金属化合物为锰、铁、钴、镍、铜、锌、银、镁或铝的氧化物或卤化物；所述的碱是碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、磷酸钾、乙酸钠、乙酸钾、三乙胺、二乙胺、四丁基氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠、吡啶、1,8二氮杂环5,4,0十一烯7DBU、2,6二甲基吡啶、嘧啶、喹啉或异喹啉；所述的助剂分为吸水剂或相转移催化剂所述的吸水剂是无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水氧化钙、无水碳酸钾、钠丝、氢化钙、氢化钠、分子筛。
6、或分子筛；所述的相转移催化剂是四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化胺、四丁基硫酸氢铵或三辛基甲基氯化铵的季铵盐；四正丁基氯化鏻或四正丁基溴化鏻的季鏻盐；或者冠醚。2根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的有机溶剂为乙醚、二异丙醚、甲基叔丁基醚、甲基正丁基醚、乙基正丁基醚、环戊基甲基醚、乙二醇二甲醚DME、甲苯、苯、乙酸乙酯、二氯甲烷、四氢呋喃THF、2甲基四氢呋喃、乙腈、N,N二甲基甲酰胺DMF、二甲亚砜DMSO、醇、石油醚、己烷、庚烷、辛烷、环己烷或者它们的混合溶剂。3根据权利要求1或2所述的方法，其特征是所述的有机溶剂控制起始所述的醇类化合物的浓度为005MOL/L至12M。
7、OL/L之间。4根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的氧化性气体是空气或氧气。5根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的催化剂用量如下1，当直接使用咪唑盐作为催化剂，咪唑盐催化剂与醇类化合物的摩尔比为00050051；2，使用金属氮杂环卡宾配合物作为催化剂，金属氮杂环卡宾配合物催化剂与醇类化合物的摩尔比为001008；3，咪唑盐和金属粉末，其中咪唑盐与醇类化合物摩尔比为00050051，金属粉末与咪唑盐的摩尔比为114；4，咪唑盐和金属化合物，其中咪唑盐与醇类化合物摩尔比为00050051，金属化合物与咪唑盐的摩尔比为114。6根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的碱与醇类化合物的摩尔比0。
8、161。7根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的吸水剂与醇类底物相对于醇类底物的重量比为005050；所述的相转移催化剂与醇类底物的摩尔比为0005031。权利要求书CN102924205A3/3页48根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的温度是反应温度为2045时，产物为醛酮；反应温度为60150时，产物为羧酸。9根据权利要求1所述的方法，其特征是反应产物经过纯化过滤、浓缩、柱层析、重结晶或减压蒸馏纯化。权利要求书CN102924205A1/7页5一种由醇氧化为醛、酮或羧酸的方法技术领域0001本发明属于一种新型高效专一绿色的由醇类化合物分别制备相应醛、酮或羧酸的方法，具体的说是以金属氮。
9、杂环卡宾或其咪唑盐前体作为催化剂，醇类化合物为底物，氧化性气体为氧化剂，在碱的参与下通过改变不同反应条件高产率制备醛、酮或羧酸的方法。背景技术0002醇的氧化反应是一类重要的有机反应。其中，伯醇（RCH2OH）可被氧化为醛RCHO或羧酸RCO2H；而仲醇R1R2CHOH通常氧化为酮R1R2CO的形式；叔醇R1R2R3COH则通常难于发生氧化反应。直接将伯醇氧化至羧酸通常要经过相应的醛的阶段，也就是在继续氧化为羧酸前，与水先反应形成醛的水合物RCHOH2。0003用于将伯醇氧化至醛类的氧化剂，对于将仲醇氧化至酮类这一过程同样适用。当量或者过量型的氧化剂有1金属铬氧化，如COLLINS试剂、PDC。
10、和PCC等；2活化的DMSO，可以从DMSO和亲电试剂反应获得，例如草酰氯SWERN氧化、碳二亚胺MOFFAT氧化和SO3PY络合物PARIKHDOERING氧化；3高价碘化合物，如DESSMARTIN氧化剂或2碘酰基苯甲酸；4金属氧化物，如二氧化锰、氧化银等。这些方法不符合原子经济性，产生大量有毒有害的三废。催化量的氧化反应有1催化量的TPAP与过量的NMO协同氧化LEY氧化；2催化量的TEMPO与过量次氯酸钠ANELLI氧化。这两个方法一则使用高毒性的重金属试剂和氧化剂，二则使用强致癌的自由基化合物，后处理时还需进一步考虑除去这些高毒致癌物质。0004仲醇可以被许多氧化剂氧化为酮，但通常不。
11、能被氧化成醛，如1三氧化铬的硫酸溶液JONES试剂；2在异丙醇铝条件下，使用丙酮作为氧化剂OPPHENAUER氧化。前者仍然因为使用高毒氧化物而使用受限，而后者反应中使用催化量的含铝试剂也显得不够环保，且反应温度较高，反应过程剧烈。0005直接将伯醇氧化至羧酸可通过如下方法有高锰酸钾、JONES氧化、PDC的2,5二甲基呋喃溶液、HEYNS氧化、四氧化钌和TEMPO等。这些过程同样使用了大量高毒试剂，且反应过程剧烈，一直以来是长期困扰该类氧化反应实际应用的主要原因。0006因此，本发明的目的是提供能够高效地由醇类化合物通过改变具体反应条件使产物为单一的醛酮类化合物抑或一步氧化为羧酸类化合物，使。
12、用反应条件温和，采用试剂绿色环保，成本低廉，转化率高且具有一定的工业价值。发明内容0007本发明提供了一种高效廉价绿色温和的氧化方法，通过改变不同的实验条件，可以由醇类化合物转化为醛或酮类化合物，也可将无氢的醇类化合物一步法直接生成相应的羧酸。0008本发明的最佳方式0009在室温150温度下、有机溶剂和氧化性气体中，醇类化合物、催化剂、碱和助剂说明书CN102924205A2/7页6反应0572H得到相应的醛、酮或羧酸。0010所述的醇类化合物指具有如1、2、3和4类结构的醇类00110012其中R1，每处均独立选自H、卤素、C110的烷基、C110的烯基、C15的烷氧基、C16的烷氨基、C。
13、12的酰基、硝基、氰基、羟基或氨基；R2是H、C110的烷基或者是苯、吡啶、呋喃、噻吩基团；R3、R4、R5和R6每处出现时均独立选自H、卤素、C110的烷基、C110的烯基和苯环；R7和R8每处出现时均独立选自H、卤素、C110的烷基、C110的烯基、苯环、呋喃、吡啶和噻吩结构；R9和R10每处出现时均独立选自H、C110的烃基、具有C3C8的碳环、呋喃、吡啶和噻吩结构；0013所述的催化剂是以下四种1咪唑盐；2金属氮杂环卡宾配合物；3咪唑盐和金属粉末；4咪唑盐和金属化合物；0014催化剂的用量如下1当直接使用咪唑盐作为催化剂，与醇类化合物的摩尔比为00050051；2如使用金属氮杂环卡宾配。
14、合物作为催化剂，与醇类化合物的摩尔比为001008；3咪唑盐和金属粉末，其中咪唑盐与醇类化合物摩尔比为00050051，金属粉末与咪唑盐的摩尔比为114；4咪唑盐和金属化合物，其中咪唑盐与醇类化合物摩尔比为00050051，金属化合物与咪唑盐的摩尔比为114；0015所述的咪唑盐的结构如式518所示00160017X可能为F、CL、BR、I、CLO4、BF4、SBF6、PF6、OTF、NTF2、HSO4或者OAC；0018所述的金属氮杂环卡宾配合物为MLAXB结构M为FE、CO、NI、CU、ZN或AG；L如式说明书CN102924205A3/7页71932所示的氮杂环卡宾；X可能为F、CL、B。
15、R、I、CLO4、BF4、SBF6、PF6、OTF、NTF2、HSO4、OAC、AGCL2、AGBR2、CUCL2、CUBR2或CUI2；A可以为16，B为14；00190020所述的金属粉末是锰粉、铁粉、钴粉、镍粉、铜粉、锌粉、银粉、镁粉或铝粉；所述的金属化合物为锰、铁、钴、镍、铜、锌、银、镁或铝的氧化物或卤化物；0021所述的碱是碳酸钠、碳酸钾、碳酸铯、磷酸钾、乙酸钠、乙酸钾、三乙胺、二乙胺、四丁基氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钾、叔丁醇钠、吡啶、1,8二氮杂环5,4,0十一烯7DBU、2,6二甲基吡啶、嘧啶、喹啉或异喹啉；所述的碱与醇类化合物的摩尔比0161；0022所述的助剂分为。
16、吸水剂或相转移催化剂所述的吸水剂是无水氯化钙、无水硫酸镁、无水硫酸钠、无水氧化钙、无水碳酸钾、钠丝、氢化钙、氢化钠、分子筛或分子筛；所述的相转移催化剂是四乙基氯化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基碘化胺、四丁基硫酸氢铵或三辛基甲基氯化铵的季铵盐；四正丁基氯化鏻或四正丁基溴化鏻的季鏻盐；或者冠醚；所述的吸水剂与醇类底物相对于醇类底物的重量比为005050；所述的相转移催化剂与醇类底物的摩尔比为0005031；0023所述的有机溶剂为乙醚、二异丙醚、甲基叔丁基醚、甲基正丁基醚、乙基正丁基醚、环戊基甲基醚、乙二醇二甲醚DME、甲苯、苯、乙酸乙酯、二氯甲烷、四氢呋喃THF、2甲基四氢呋喃、乙腈、N。
17、,N二甲基甲酰胺DMF、二甲亚砜DMSO、醇、石油醚、己烷、庚烷、辛烷、环己烷或者它们的混合溶剂，0024所述的有机溶剂控制起始所述的醇类化合物的浓度为005MOL/L至12MOL/L之间。0025所述的氧化性气体是空气或氧气。0026所述的温度是当所需要的产物为醛酮时，温度2070；当所需要产物为羧酸时，温度为50150。说明书CN102924205A4/7页80027所述的催化剂与醇类底物的摩尔比为00010031，所述的相转移催化剂与醇类底物的摩尔比为0100201。0028反应产物经过纯化过滤、浓缩、柱层析、重结晶或减压蒸馏纯化。0029本发明有如下特点0030不使用高毒性的试剂，使用。
18、金属都是较为廉价的金属并且毒性非常低，也并不适用具有致癌作用的稳定自由基分子；只利用空气中的氧气作为氧化剂，是一种绿色合成方法。0031反应过程简单，易于操作，反应条件容易控制，通过改变反应条件可以将产物控制在醛酮一步，也可以将产物控制在羧酸一步。催化剂重复性好，容易实现工业放大。0032产物收率高，体系中未反应的原料可以回收并且继续反应。实施例0033以下例举实施例说明本发明，但本发明并不受这些实施例的限定。醇类化合物转化为醛酮0034实施例10035反应管里加入对甲氧基苯甲醇1MMOL、叔丁醇钾01MMOL和咪唑盐910MOL，体系抽真空后冲入空气，加入10ML甲苯为溶剂，加入几粒分子筛和。
19、四正丁基碘化铵005MMOL室温搅拌12小时，得到产物对甲氧基苯甲醛，产率95。00361HNMR300MHZ,CDCL3982S,1H,778D,J87HZ,1H,694D,J86HZ,2H,382S,3HESIMSMNAM/Z15900037实施例20038反应管里加入对4羟基3甲氧基苯甲醇1MMOL、三乙胺15MMOL、金属氮杂环卡宾配合物AG252BF420MOL，体系抽真空后纯氧气，加入8ML无水二氯甲烷为溶剂，加入25MG无水硫酸钠和四正丁基氯化鏻15MOL45搅拌24小时，得到4羟基3甲氧基苯甲醛即香兰素，产率92。00391HNMR300MHZ,CDCL3977S,1H,756。
20、730M,2H,700D,J85HZ,1H,681S,1H,389S,3HESIMSMM/Z15200040实施例30041反应管里加入香叶醇1MMOL、氢氧化钾2MMOL、铁粉、咪唑盐12002MMOL和30MG氯化钙，加入13MLDME为溶剂和四乙基氯化铵50MOL，室温搅拌6小时，得到产物香叶醛即柠檬醛，产率99。00421HNMR300MHZ,CDCL3991DD,J301,82HZ,1H,584D,J80HZ,1H,505D,J79HZ,1H,256T,J74HZ,1H,237208M,4H,195S,2H,165S,3H,157D,J49HZ,3HEIMSMHM/Z15310043。
21、实施例40044反应管里加入1苯乙醇1MMOL、吡啶3MMOL、咪唑盐10003MMOL和二氧化锰001MMOL，加入7MLTHF为溶剂、氢化钠14MMOL和四正丁基硫酸氢铵30MOL，35加热搅拌反应8小时，得到产物苯乙酮，产率89。00451HNMR300MHZ,CDCL3794792D,J78HZ,2H,756751T,J735HZ,1H说明书CN102924205A5/7页9,745740T,J75HZ,2H,257S,3HEIMSMM/Z12010046实施例50047反应管里加入肉桂醇1MMOL、磷酸钾4MMOL和咪唑盐1640MOL，加入20ML二甲亚砜为溶剂，加入无水硫酸镁和1。
22、8冠620MOL，40搅拌6小时，得到产物肉桂醛，产率96。00481HNMR300MHZ,CDCL3971D,J84HZ,1H,759743M,5H,676DD,J84,69HZ,1H,670DD,J84,69HZ,1HEIMSMM/Z12010049实施例60050反应管里加入水杨醇1MMOL、碳酸钾01MMOL、NICL2015MMOL和咪唑盐17003MMOL，体系抽真空后冲入空气，加入10ML乙醚为溶剂，加入无水硫酸钠和四正丁基溴化铵50MOL室温搅拌12小时，得到产物水杨醛，产率95。00511HNMR300MHZ,CDCL3980S,1H,770D,J96HZ,1H,764740。
23、M,1H,724710M,1H,655648M,1HEIMSMM/Z12220052实施例70053反应管里加入吡啶2甲醇1MMOL、氢氧化钠6MMOL和金属氮杂环卡宾配合物CU27CL10MOL，鼓入空气，加入1ML无水DMF为溶剂、四丁基氯化铵20MOL和30MG氧化钙，25搅拌7小时，得到产物吡啶2甲醛，产率94。00541HNMR300MHZ,CDCL31011D,J78HZ,1H,881D,J42HZ,1H,798D,J75HZ,1H,790T,J84HZ,150HZ,2H,756752M,1HEIMSMM/Z10700055实施例80056反应管里加入噻吩2甲醇1MMOL、碳酸钠1。
24、5MMOL、咪唑盐75MOL和CUI2MOL，体系抽真空后充入纯氧气，加入08ML无水二氯甲烷为溶剂，加入分子筛和15冠560MOL，30搅拌24小时，得到产物噻吩2甲醛，产率90。00571HNMR300MHZ,CDCL3990S,1H,780759M,2H,718T,J43HZ,1HEIMSMM/Z11200058实施例90059反应管里加入二苯甲醇1MMOL、正丁基氢氧化铵2MMOL和咪唑盐1301MMOL，加入5ML2甲基四氢呋喃为溶剂、四正丁基碘化铵20MOL和分子筛，35加热搅拌反应15小时，得到产物二苯甲醛，产率89。00601HNMR300MHZ,CDCL3747750M,4H。
25、,758761M,2H,780782M,4HEIMSMM/Z18210061实施例100062反应管里加入3戊醇1MMOL、二乙胺05MMOL、铜粉和咪唑盐1150MOL，体系抽真空后充入干燥的空气，加入05ML乙基正丁基醚为溶剂和少许四正丁基碘化胺25MOL，40加热搅拌21小时，得到产物3戊酮，产率97。00631HNMR300MHZ,CDCL3106T,J72HZ,6H,243Q,J1144HZ,J272HZ,4HEIMSMM/Z8610064实施例110065反应管里加入9芴醇1MMOL、2,6二甲基吡啶05MMOL、AG2O20MOL和说明书CN102924205A6/7页10255。
26、0MOL，体系抽真空后充入干燥的空气，加入05ML乙腈为溶剂和少许四正丁基氯化铵30MOL，40加热搅拌20小时，得到产物9芴酮，产率87。00661HNMR300MHZ,CDCL3729TD,J75,14HZ,2H,746754M,4H,766D,J75HZ,2HEIMSMM/Z18010067醇类化合物一步转化为羧酸0068实施例120069反应管里加入噻吩2甲醇1MMOL、碳酸钾5MMOL和金属氮杂环卡宾配合物NI292BR215MOL，加入2ML甲基正丁基醚为溶剂和四正丁基溴化铵27MOL，加入几粒分子筛115搅拌14小时，得到产物噻吩2甲酸，产率96。00701HNMR300MHZ,。
27、DMSO1313S,1H,793DD,J49,11HZ,1H,777DD,J36,12HZ,1H,722DD,J49,37HZ,1HEIMSMM/Z12800071实施例130072反应管里加入1苯基3丁炔1醇1MMOL、碳酸钠05MMOL和金属氮杂环卡宾配合物CO194PF650MOL，体系抽真空后充入干燥的空气，加入05ML环戊基甲基醚为溶剂、分子筛和15冠535MOL，130加热搅拌12小时，得到产物1苯基3丁炔1酸，产率91。00731HNMR300MHZ,DMSO764746M,5HEIMSMM/Z14600074实施例140075反应管里加入对氟苯甲醇1MMOL、乙酸钾05MMOL。
28、和金属氮杂环卡宾配合物FE222CL250MOL，体系抽真空后充入干燥的空气，加入05ML二异丙醚为溶剂、分子筛和少许18冠643MOL，90加热搅拌23小时，产率90。和少许四正丁基溴化鏻，110加热搅拌14小时，得到产物对氟苯甲酸，产率92。00761HNMR300MHZ,DMSO13331H,S,7907882H,M,7701H,D,J82HZ,7541H,T,J80HZEIMSMM/Z14000077实施例150078反应管里加入对氯苯甲醇1MMOL、叔丁醇钠05MMOL、ZNBR2和咪唑盐1350MOL，体系抽真空后充入干燥的空气，加入05ML二氯甲烷为溶剂、分子筛和15冠525MO。
29、L，100加热搅拌18小时，得到产物对氯苯甲酸，产率93。00791HNMR300MHZ,DMSO1345BRS,1H,793D,J85HZ,2H,752D,J85HZ,2HEIMSMM/Z15600080实施例160081反应管里加入邻甲氧基苯甲醇1MMOL、四正丁基氢氧化铵05MMOL、无水二溴化锌10MOL和咪唑盐1830MOL，体系抽真空后充入干燥的空气，加入05ML四氢呋喃和少许四正丁基氯化鏻10MOL，150加热搅拌22小时，得到产物邻甲氧基苯甲酸，产率95。00821HNMR300MHZ,DMSO1263S,1H,763DD,J76,14HZ,1H,750DD,J113,45HZ。
30、,1H,711D,J84HZ,1H,699T,J75HZ,1H,380S,3HEIMSMM/Z15200083实施例17说明书CN102924205A107/7页110084反应管里加入间甲氧基苯甲醇1MMOL、DBU05MMOL、MGO和咪唑盐850MOL，体系抽真空后充入干燥的空气，加入05ML乙二醇二甲醚为溶剂、20MG无水氯化钙和少许四正丁基硫酸氢铵35MOL，130加热搅拌15小时，得到产物间甲氧基苯甲酸，产率88。00851HNMR500MHZ,CDCL3H773DT,J76,12HZ,1H763DD,J26,12HZ,1H,739T,J80HZ,1H,717DDD,J83,26,12HZ,1H,387S,3HEIMSMM/Z15200086实施例180087反应管里加入对溴苯甲醇1MMOL、氢氧化钾05MMOL、三氯化铁和1550MOL，体系抽真空后充入干燥的空气，加入05ML四氢呋喃为溶剂、30MG无水硫酸镁和少许四正丁基溴化鏻32MOL，90加热搅拌23小时，得到产物对溴苯甲酸，产率87。00881HNMR300MHZ,DMSO1329S,1H,791DD,J84,24HZ,2H,775DD,J82,21HZ,2HEIMSMM/Z1998。说明书CN102924205A11。