[发明专利]一种丁二酸衍生物或3-芳基丙酸的合成方法

说明书

本发明公开了一种丁二酸衍生物或3‑芳基丙酸的合成方法，方法包括如下步骤：在干燥的反应管中加入碱，再在CO₂的气氛下加入溶剂、硫酚和烯烃，在可见光照射下进行反应，原料反应完后，对反应所得混合物进行淬灭处理，之后进行分离纯化，即得丁二酸衍生物或3‑芳基丙酸产物；碱包括叔丁醇钠、叔丁醇钾、叔丁醇锂和碳酸钾；硫酚包括4‑叔丁基苯硫酚和2,4,6‑三异丙基苯硫酚；反应底物包括丙烯酸酯类化合物或芳基乙烯类化合物。本发明可以在可见光诱导、CO₂参与下高效、高选择性地地合成丁二酸衍生物和3‑芳基丙酸；本发明方案的反应条件温和，反应底物选择性广，且放大至克级规模；本发明所用原料廉价易得，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种丁二酸衍生物或3-芳基丙酸的合成方法。

背景技术

丁二酸的合成方法主要有六类：一是催化氧化石蜡；二是顺丁烯二酸酐或反丁烯二酸催化加氢；三是丙烯酸羰基合成法，将丙烯酸和一氧化碳在催化剂作用下，生成丁二酸；四是利用乙炔与一氧化碳及水在钴催化剂存在下，于酸性介质中反应产生丁二酸；五是电解法氧化顺丁烯二酸或顺酐；六是生物发酵法。上述六种方法中，除了生物发酵法和电解法之外，其余方法都需要使用贵金属催化剂和高温，条件苛刻；另外，丙烯酸羰基合成法尚未得到工业应用；电解法采用铅板为电极，容易造成重金属残留和污染，对电解设备要求也较高。

传统合成3-芳基丙酸的方法主要有四类：一是利用肉桂酸催化加氢的方法；二是通过铬酸盐氧化丙苯的方法；三是苄基丙二酸二乙酯合成3-芳基丙酸；四是芳基乙烯通过催化的方法与甲酸反应。上述方法中，催化加氢和芳基乙烯的羧化需要高压，对反应设备要求较高，并且需要昂贵的催化剂才能实现；铬酸盐氧化丙苯的方法存在氧化剂的浪费和过度氧化等问题；通过苄基丙二酸二乙酯合成3-芳基丙酸操作繁琐，原子经济性不高；而芳基乙烯的羧化反应往往伴随着α-羧基化的副产物产生。

与此同时，由于二氧化碳的大量排放，大气中CO₂浓度持续增高，直接导致了全球气候日益变暖，海平面升高，生态环境恶化，自然灾害频发。因此，积极开展二氧化碳减排和合理利用的基础性研究，通过化学手段利用CO₂制备重要有机化合物是一种非常重要的途径。如果能够实现其向具有重要价值的羧酸分子的高效转化，并实现其工业化大规模生产，不仅可以创造化工生产工业模式，降低生产成本，还将大大提高CO₂资源的利用效率，为解决温室效应提供一种新的思路。目前化学家们已经实现了一些二氧化碳的转化并且获得的一系列具有高附加值化学品。然而，对二氧化碳的化学利用特别是实现其工业化的部分仅仅是冰山一角，其主要原因归结于二氧化碳的动力学稳定性和热力学惰性。因此，实现二氧化碳的化学利用，必须从二氧化碳的活化入手。随着对二氧化碳活化研究的深入，化学家们发展了一些不同的二氧化碳活化模式来促进二氧化碳的利用，如金属催化活化、路易斯酸碱协同活化、光电活化和生物酶催化活化等等，将这些活化模式应用于二氧化碳参与的反应中去，探索新的二氧化碳转化反应，推动二氧化碳的资源化利用进程，这具有重要的学术价值和实际意义。

由此，如何开发一种可以克服上述缺点的丁二酸衍生物和3-芳基丙酸的合成方法，并将CO₂应用到羧酸分子的合成当中是本领域所亟需的。

发明内容

针对现有合成技术的缺点，本发明的目的在于提供一种丁二酸衍生物或3-芳基丙酸的合成方法，该方法具有产率高、反应条件温和、反应试剂毒性低、成本低等优点。本发明的合成方法包括如下步骤：

S1：将碱加入反应装置中，再在CO₂的气氛下加入溶剂、反应底物、硫酚和添加剂，经脱气后得反应液；

S2：向装有反应液的反应装置中充入CO₂气体，至反应装置内部压力为0.1Mpa；

S3：将反应液置于距可见光光源1cm处，在室温下搅拌反应24h，然后用淬灭剂淬灭反应，旋干溶剂得初产物；所述淬灭剂包括3体积份的乙酸乙酯和1.5体积份的盐酸或硫酸；