[发明专利]一种芳香羧酸酯类化合物的制备方法

说明书

本申请公开了一种芳香羧酸酯类化合物的制备方法，在催化剂的存在下，芳烃类化合物和碳酸酯类化合物发生反应，得到芳香羧酸酯类化合物；所述催化剂选自酰基化反应催化剂中的至少一种。该方法中，催化剂催化效率高、产物收率显著提高，反应的ΔG‑20kJ/mol，可在高热力学平衡转化率下实现芳烃羧酸化反应，极大地提高反应平衡收率，芳香羧酸酯类产物容易分离提纯，可实现高效的二氧化碳间接资源化利用制备高附加值化学品。

技术领域

本申请涉及一种芳香羧酸酯类化合物的制备方法，属于化学合成、催化反应领域。

背景技术

芳香羧酸及其衍生物是非常重要的基础化学品，广泛应用为多类产品的原料，如：苯甲酸及其钠盐是很常用的食品防腐剂；对苯二甲酸是生产聚酯的重要原料，受到聚合物工业的广泛关注；甲基苯甲酸是多类药物的合成前体；2,6-萘二酸主要用于制造高强度的聚酯纤维及绝缘材料，是多类高性能合成树脂的重要单体。目前工业上主要采用氧化甲基取代芳烃的方法制备芳香羧酸，该过程工艺复杂、能耗高、反应效率较低且易造成严重环境污染。

如式III所示，芳烃与碳酸酯发生羧酸化偶联反应，为高效制备高附加值芳香羧酸酯类提供了一条高效、可靠的路径，可以实现CO₂间接资源化利用，其中所述取代基R、R¹、R²、R³、R⁴为氢、芳基或烷基。

基于CO₂资源化利用制备芳香羧酸及其衍生物的报道主要为三类(如式2所示)，分别为：第一类，Lewis酸活化CO₂，经亲电进攻芳环发生C-C键偶联而生成羧酸(J.Am.Chem.Soc.2002,124,11379；J.Mater.Sci.Chem.Engin.2015,3,103.)；第二类，过渡金属配合物在还原剂辅助作用下催化芳环中C-X键活化，CO₂发生插入反应而实现羧酸化(Chem.Commun.2014,50,14360.)；第三类，强碱辅助作用下CO₂插入的羧酸化反应(Nature2016,531,215.)。三类反应需要消耗当量的Lewis酸、碱或还原剂，反应结束需加入过量酸提纯产物，并且反应效率较低，制约了CO₂羧酸化制备芳香羧酸及其衍生物的推广应用。

另外，由于热力学平衡限制，CO₂与芳烃直接羧酸化偶联反应的ΔG55kJ/mol，故产物收率非常低。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种芳香羧酸酯类化合物的制备方法，该方法中催化剂催化效率高、产物收率显著提高，反应的ΔG-20kJ/mol，可在高热力学平衡转化率下实现芳烃羧酸化反应，极大地提高反应平衡收率，芳香羧酸酯类产物容易分离提纯，可实现高效的二氧化碳间接资源化利用制备高附加值化学品。

本申请所述方法中碳酸酯作为酰基化试剂，它的特殊结构使得反应的产物是羧酸酯而不是传统的酮类化合物，而羧酸酯又是很重要的化工原料，这提供了另一种制备芳基羧酸的策略。

本申请中所述方法在催化剂存在下，芳烃和碳酸酯及其衍生物通过酰基化反应获得芳基羧酸酯。催化剂指酰基化反应的各类均相或者多相催化剂，芳烃指取代或未取代芳烃，碳酸酯及其衍生物指链状或环状碳酸酯、碳酸胺酯。

所述芳香羧酸酯类化合物的制备方法，在催化剂的存在下，芳烃类化合物和碳酸酯类化合物发生反应，得到芳香羧酸酯类化合物；

可选地，所述催化剂选自酰基化反应催化剂中的至少一种。

所述催化剂选自酰基化反应催化剂中的至少一种。

可选地，所述催化剂选自均相催化剂、多相催化剂中的至少一种。

可选地，所述均相催化剂选自有机酸、路易士酸中的至少一种。