[发明专利]一种非过渡金属可见光催化卤代芳烃和羰基源制备酯的方法

说明书

本发明公开了一种非过渡金属可见光催化卤代芳烃和羰基源制备酯的方法。其以叔丁醇钾衍生物和1,10‑邻菲啰啉衍生物形成的配合物为光催化剂，一氧化碳为羰基源，卤代芳烃及其衍生物为反应底物，在光照下经自由基过程生成酯。本发明采用无金属参与的有机配合物代替原有贵金属催化剂，可见光激发模式取代传统的加热方式，绿色、经济和高效的实现卤代芳烃的羰基化反应，合成条件温和、原料廉价易得、环保、高效利用太阳能，具备显著的经济和社会效益。

技术领域

本发明属于光催化有机合成技术领域，具体涉及一种非过渡金属可见光催化卤代芳烃和羰基源制备酯的方法。

背景技术

太阳光是一种复合光，包括了紫外、可见和红外这三种不同的波段。其中44%的能量集中在可见光波段。很早以前，化学家们就发现了化学分子吸收光后能够获得独特的反应活性。因为可见光具有波长适宜、天然丰度大等优势，若能将可见光应用到有机合成反应中，其发展潜力巨大。传统有机合成通常是热反应，直至19世纪中后期，可见光催化才逐渐运用到有机反应中，值得提出的是，相当多的光化学反应都涉及自由基机制。而羰基化反应则是一类经典有机反应，通过向反应底物中引入羰基基团可以合成出各种官能团的羰基化合物，如醛、酸、酯和酸酐等含有羰基基团的化合物。近年来，由于绿色化学的要求，过渡金属催化剂越来越多的被非过渡金属催化剂取代，一系列无过渡金属催化的有机反应报道层出不穷。

光催化反应一般分为紫外光反应和可见光反应。红外线由于波长太长不足以活化化学键，只能引起分子的红外振动。紫外光光子能量高，容易引发很多的副反应，但绝大多数的简单有机分子只能吸收紫外波段的能量，不能被可见光激发。因此把可见光应用到化学反应中，取代传统的加热等给予能量的方式，不仅反应条件温和、副反应少，且反应具有较高的立体选择性。另一方面，太阳光是一种取之不尽、用之不竭的能源，且到达地球表面的太阳光绝大多数是可见光波段而并非紫外光。所以把可见光引入到有机反应中具有极大的潜在应用价值，但同时也是一项非常具有挑战性的任务。

向有机化合物中引入羰基的反应可以笼统地称为羰基化反应。经典的羰基化反应一般是由亲电试剂、亲核试剂和一氧化碳源三者组成的。亲电试剂可以是卤代芳烃和卤代烯烃或者类卤化物，亲核试剂则从早期的醇、胺、水等发展到氢气、硅氢、芳烃和烯烃等。在一氧化碳气氛下，以卤代芳烃作为亲电试剂，向反应体系中加入不同的亲核试剂可生成相应的芳基酸、芳基酯、芳基酰胺等一系列多样化的羰基化合物。

发明内容

本发明的目的是采用非过渡金属为催化剂，用可见光激发取代传统的加热方式，绿色、高效、经济的实现酯的合成。本发明条件温和，原料廉价易得、低环境污染具有显著的经济效益和社会效益。

为实现上述发明目的，本发明是通过如下技术方案实施的：

一种非过渡金属可见光催化卤代芳烃和羰基源制备酯的方法：以苯为溶剂，将非过渡金属催化剂、羰基源与卤代芳烃混合后，在微型光催化高压反应釜内，经可见光催化生成相应的酯。

所述的可见光为波长在400~800nm 的普通光源。

所述的非过渡金属催化剂为叔丁醇钾和邻菲啰啉及其衍生物的催化剂体系，其中，邻菲啰啉的衍生物包括5-硝基-1,10-邻菲啰啉，5-氨基-1,10-邻菲啰啉，5-丙烯酰胺基-1,10-邻菲啰啉中的一种。

所述的卤代芳烃包括对碘甲苯、对氯甲苯、邻氯甲苯中的一种。

所述的羰基源包括一氧化碳、六羰基钼、六羰基铁、二甲基甲酰胺中的一种。

更为具体的：

一种非过渡金属可见光催化卤代芳烃和羰基源制备酯的方法，具体步骤为：

（1）反应物加样