[发明专利]交联聚苯乙烯微球固载9‑氮杂二环[3.3.1]‑壬‑9‑氧自由基的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种交联聚苯乙烯微球固载9-氮杂二环[3.3.1]-壬-9-氧自由基的制备方法。

背景技术

将醇氧化为相应的醛或酮是有机合成中用途最广泛的官能团转换反应之一，在基础研究领域和精细化工生产中占有非常重要的地位。世界上每年通过醇氧化生产的羰基化合物超过百万吨，许多高附加值的医药、农药等有机中间体的生产都涉及到醇的氧化。因此，许多种类的氧化方法被开发出来，但是这些氧化方法中存在如下问题：大多数需要用到容易发生爆炸风险的试剂；使用对环境有高毒害性的金属试剂；所用的氧化试剂昂贵或氧化操作条件苛刻。

目前为止，认为使用氮氧自由基催化的氧化生产工艺具备生产安全、对环境友好且廉价的特点，可以满足当前制药行业、精细化工行业的需求。例如：采用2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧自由基(简称“TEMPO”) 或其衍生物催化氧化的方法，在该方法中，TEMPO在氧化剂的作用下，转化为具有氧化活性的氧铵盐类活性中间体，该中间体可以在0℃至室温条件下，将醇氧化成醛或酮；同时此氧化工艺中使用的次氯酸钠、空气或氧气为氧化剂，副产物为食盐和水，对环境危害小，避免了高毒性的过渡金属氧化物的使用。因此，这类绿色友好的氧化工艺是近来的研究热点，并取得了不少进展。

由于9-氮杂二环[3.3.1]-壬-9-氧自由基(简称“ABNO”)在催化氧化过程中分子中活性位点的位阻相比于TEMPO分子中活性位点的位阻更小，因此具有更高的的催化能力和活性，许多使用TEMPO时反应不好或不反应的底物，在使用这类有机小分子催化后，都能取得很好的实验结果，相比于TEMPO是更为优良的氮氧自由基催化氧化的试剂。

但是，9-氮杂二环[3.3.1]-壬-9-氧自由基是小分子的氮氧自由基氧化催化剂，在参与反应后，催化剂难以从体系中分离出来，造成环境污染，同时其本身制造成本较高，制约了其在精细化工和制药领域的应用和发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种交联聚苯乙烯微球固载的9-氮杂二环[3.3.1]-壬-9-氧自由基的化合物及其制备方法。该化合物在氧化反应结束后，可以直接过滤出来，回收套用，极大降低了 9-氮杂二环[3.3.1]-壬-9-氧自由基化合物的使用成本，减少环境污染。

为了解决上述技术问题，本发明公开了以下方案：

一种交联聚苯乙烯微球固载9-氮杂二环[3.3.1]-壬-9-氧自由基的化合物的制备方法，包括：

步骤1，将1当量的戊二醛、0.7～2当量的丙酮二羧酸和0.7～ 1.5当量的氯化铵置于0.4～2当量的磷酸氢盐水溶液中，保持在所述磷酸氢盐水溶液的浓度为0.20～0.80g/ml、反应温度为-10℃～70℃、 pH值为4～6的条件下进行反应，后加入0.9～2.0当量的二碳酸二叔丁醇酯，制备得到3-氧代-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-9-羧酸叔丁酯；

步骤2，将1当量的所述3-氧代-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-9-羧酸叔丁酯加入与其体积重量比为2～15ml/g的醇类溶剂中，与0.5～1.5当量的硼氢化钠进行还原反应后，制备得到3-羟基-9-氮杂双环[3.3.1] 壬烷-9-羧酸叔丁酯；

步骤3，将1当量的交联聚苯乙烯氯球加入与其体积重量比为3～ 15ml/g的N,N-二甲基甲酰胺溶剂中，在室温下进行搅拌溶胀，后续加入0.8～2.0当量的所述3-羟基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-9-羧酸叔丁酯，1.0～2.5当量的钠氢，在20℃～100℃反应完全，制得交联聚苯乙烯固载3-羟基-9-氮杂双环[3.3.1]壬烷-9-羧酸叔丁酯；

步骤4，将1当量的所述交联聚苯乙烯固载3-羟基-9-氮杂双环 [3.3.1]壬烷-9-羧酸叔丁酯加入与其体积重量比为2～7ml/g的二氯甲烷溶剂中，加入二氯甲烷体积0.2～1倍体积的三氟乙酸，在0℃～40℃反应完全，制得交联聚苯乙烯微球固载9-氮杂双环[3.3.1]壬-3-醇；

步骤5，将1当量的所述交联聚苯乙烯固载9-氮杂双环[3.3.1]壬 -3-醇加入与其体积重量比为2～15ml/g的醇类溶剂、乙腈或其混合溶剂中，在反应温度为0℃～80℃的条件下与0.8～5当量的过氧化物氧化剂进行氧化反应，得到交联聚苯乙烯微球固载9-氮杂二环[3.3.1]- 壬-9-氧自由基。

本发明的有益效果是：