[发明专利]快速催化的醇基次卤酸氧化

说明书

本申请根据35U.S.C.§119要求于2012年1月17日提交的欧洲专利申请系列第12305062.7号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本发明涉及一种用于将醇氧化成醛和酮的方法。具体来说，本发明涉及一种用于将至少一种化学化合物的至少一个醇基氧化成相应的羰基的改进方法，所述方法中存在缓冲氧化性次卤酸溶液和氮氧化物氧化性催化剂，例如TEMPO((2,2,6,6-四甲基哌啶-1-基)氧基)。

背景

在1987年发现了用TEMPO将醇氧化成醛和酮(P.L.安娜里(P.L.Anelli)等，《有机化学》(J.Org.Chem)1987,52,2559-2562)(安娜里(Annelli)’87”)。根据安娜里(Annelli)’87”，在实验室规模，用新鲜制备的漂白液(漂白液的降解问题是本技术领域所公知的[更关键的是它们的pH下降到9.5以下])作为氧化剂来间歇性地进行反应。更具体来说，在0℃、pH为8.6的条件下，使用1摩尔％的TEMPO和10摩尔％的共催化剂如KBr进行反应。

自1987年以来，用次卤酸溶液进行的TEMPO氧化变得越来越流行，取代了其它氧化例如PCC(氯铬酸吡啶盐)氧化。到2011年，已公开了接近20000个使用TEMPO型氧化(使用次卤酸溶液来实施)的反应。自1987年以来，这些反应条件没有显著改变，且引用作为标准(参见例如R.谢尔丹(R.Sheldon)，《化学研究评述》(Acc.Chem.Res.)，2002,35,774；WO2010/023678)。已经开发了其它催化剂，特别是聚合物连接的衍生物如PIPO(聚合物固定的TEMPO)(参见例如US6995291)。在US6995291和EP1534421中分别提到了在间歇式反应器和在微通道中使用固定的TEMPO。专利US7700196描述了使用0.01-100摩尔％范围但优选地0.1-2摩尔％范围的TEMPO来在有机硅化合物中产生羰基。TEMPO氧化被称为“有机化学工业中央工具箱的零件”(R.希力民纳(R.Ciriminna)等，《有机工艺研究与开发》(Org.Proc.Res.Dev.)，2010,14,245)。

为TEMPO反应提出并得到公认的机理表明，使用共催化剂(如KBr)加速反应。参见图1A的反应方案。如所通常理解，没有共催化剂反应也可行，但可能需要花费长得多的时间，甚至当将温度上升到室温时也是如此。

当在更大规模间歇式实施TEMPO反应(高度放热反应)时，缓慢添加漂白液，且所述漂白液的稳定性是更加关键的问题。因此，安娜里(Anelli)等，《有机合成》(Org.Synth.)1990,69,212-219揭示了在pH为9.5时实施所述反应(使用共催化剂KBr)。

还已知采用上述条件，或甚至使用更多的催化剂在微反应器或管式反应器中实施TEMPO反应(参见例如，A.伯得甘(A.Bodgan)等《贝尔斯登有机化学》(Beilstein J.Org.Chem.)2009,5,17；W.费斯特尔(W.Ferstl)等，《化学工程》(Chem.Eng.J.)2008,135S,S292；E.弗利兹-兰格哈斯(E.Fritz-Langhals)《有机工艺研究与开发》(Org.Proc.Res.Dev.)，2005,9,577)。弗利兹-兰格哈斯(Fritz-Langhals)特别地表明了这个反应在管式反应器中的工业实用性，其使用2摩尔％的催化剂和2摩尔％的共催化剂，pH为9.5且停留时间为25秒。还在旋转管中管反应器(spinning tube-in-tube reactor)中，实施了用次氯酸盐对醇进行TEMPO催化的氧化(参见P.D.汉姆顿(P.D.Hampton)等，《有机工艺研究与开发》(Org.Proc.Res.Dev.)，2008,12,946-949)。反应条件非常类似于安娜里(Anelli)’87揭示的条件。新鲜制备漂白液(在碳酸氢钠中饱和的市售溶液)，并使用共催化剂(Bu₄NBr，它同时起着共催化剂(Br^-)和相转移剂(Bu₄N⁺)的作用)。鉴于给出的结果，Bu₄NBr的存在似乎是关键点。在实验室规模实施该反应，且需要能量来旋转反应器的转子。没有给出关于氧化剂溶液(它在所示pH下是不稳定的)原料管理的问题的教导。

从工艺的角度来看，已提出了用于连续流动氧化醇和醛的替代方法(替代TEMPO氧化)：