[发明专利]一种铁催化氧化烷基芳香族化合物合成芳醛、芳酮和芳酯的方法

说明书

本发明公开了一种铁催化氧化烷基芳香族化合物合成芳醛、芳酮和芳酯的方法，属于催化合成技术领域。本发明在常压下用廉价环保的铁催化剂，在氢硅试剂为促进剂和氧化剂的作用下，将芳烃侧链氧化成羰基生成相应的芳醛、芳酮和芳酯。本发明催化氧化反应制备芳醛、芳酮和芳酯的方法具有诸多优势：催化剂、反应原料、氧化剂和硅试剂来源广泛、廉价、环保和稳定性好；烷基芳香族化合物计量参与反应；反应条件温和、官能团相容性和适用范围广；反应选择性好，在优化的反应条件之下，目标产品分离收率可高达95％左右。

技术领域

本发明属于催化合成技术领域，更具体地说，涉及一种铁催化合成芳醛、芳酮和芳酯的方法，是铁高选择性催化氧化化学计量的烷基芳香族化合物的苄位来制备芳醛、芳酮和芳酯的方法。

背景技术

芳醛、芳酮和芳酯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。目前合成芳醛、芳酮和芳酯方法中，烷基芳烃为底物使用铁催化剂的液相催化氧化苄基碳-氢反应得到了广泛的关注，因为该方法具有催化剂廉价和环境友好；底物来源广泛、稳定和廉价；原子经济性高和低排放的优势。然而该方法存在着一些挑战性问题：反应需要复杂的催化剂，催化效率不高，而且底物大多是苄基碳-氢酸性大的活泼化合物；惰性的底物如甲基苯类化合物参与反应的效率低，选择性差和溶剂量参加反应，这些都阻碍了铁催化的苄基碳-氢氧化在实际有机合成中的广泛应用(Jian-Bo Feng,Xiao-Feng Wu,Appl.Organometal.Chem.2015,29,63–86)。

发明内容

发明目的：针对现有的通过铁催化氧化烷基芳烃苄位碳-氢键合成芳醛、芳酮和芳酯合成方法存在需要使用复杂配体导致反应成本高、反应效率低、选择性差(特别是氧化甲基苯类化合物存在过氧化和过还原的问题，一直未得到解决)溶剂量参加反应和/或官能团相容性差、适用范围窄的挑战性问题，本发明提供了一种使用简单和廉价的铁催化剂，廉价和环保的氧化剂，在安全和稳定的促进剂作用下高效和高选择性的催化氧化烷基芳烃苄位碳-氢键合成芳醛、芳酮和芳酯。该方法具有较好的通用性，敏感官能团的兼容性和能有效实现对复杂分子的后期氧化羰基化化。

技术方案：为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种铁催化氧化烷基芳香族化合物合成芳醛、芳酮和芳酯的方法，该方法以铁为催化剂，在氢硅烷为促进剂和氧化剂的共同作用下，氧化计量的烷基芳香族化合物，制备芳醛、芳酮和芳酯，反应通式表示如下：

本发明的方法所合成的芳醛、芳酮和芳酯产品的结构通式为：

式中，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；Ar表示的杂芳基为含N，O或S的五至十三元环的杂芳基。R表示氢、芳基、杂芳基、烷基、烷氧基或芳氧基。

进一步地，所述Ar表示的杂芳基为取代或非取代的呋喃基、苯并呋喃基、噻吩基、吡咯基、吲哚基、吡啶基、异恶唑基、吡唑基、咪唑基、恶唑基或噻唑基。

进一步地，R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；R表示的杂芳基为取代或非取代的呋喃基、苯并呋喃基、噻吩基、吡咯基、吲哚基、吡啶基、异恶唑基、吡唑基、咪唑基、恶唑基或噻唑基；R表示的烷基为C1～C20直链或支链的烷基；R表示的烷氧基为C1～C20直链或支链的烷氧基；R表示的芳氧基为取代或非取代的苯氧基、联苯氧基、萘氧基、蒽氧基、菲氧基、芘氧基、呋喃氧基、苯并呋喃氧基、噻吩氧基、吡咯氧基、吲哚氧基、吡啶氧基、异恶唑氧基、吡唑氧基、咪唑氧基、恶唑氧基或噻唑氧基。