[发明专利]一种水作氧源催化烷基芳烃合成芳香醛酮的方法

说明书

本发明公开了一种水作氧源催化烷基芳烃合成芳香醛酮的方法，在所述形成芳香醛酮的方法中，以水为唯一氧源，催化活化苄基C‑H键合成芳香醛或酮。本发明的水作氧源催化烷基芳烃合成芳香醛酮方法，以H₂O作为唯一氧源，催化活化水进行苄基位C‑H键氧化官能化，高选择性合成芳香醛酮类化合物。本发明的反应选择性可达90％及以上，最高分离收率高达70％。本发明方法中采用的原材料价格低廉、易于获得，为芳香醛酮的合成提供了一种安全、绿色、简单、原子经济性高的有效方法，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及医药、农药、化学合成技术领域，尤其涉及一种水作氧源催化烷基芳烃合成芳香醛酮的方法。

背景技术

芳香醛、酮类化合物在医药农药合成、香水的制备、食品香料、石油化工、电镀及染料等领域均具有十分广泛的用途，是一系列非常重要的精细化工中间体。烷基芳香C-H键氧化是构建复杂羰基化合物的最有效策略之一。但是，该反应过程通常需要使用化学计量的重金属氧化剂(相关文献见：Bhardwaj,New J.Chem.,2016,40(6):4952-4961；Nammalwar,Tetrahedron Letters,2013,54(15):2010-2013；Nicolaou,J.Am.Chem.Soc.,2002,124(10):2245-2258；Shaikh,J.Org.Chem.,2006,71(13):5043-5046；中国专利CN 102898293；中国专利CN 1415592；中国专利CN 107216242；)，导致严重的环境问题。烷烃和芳香烃固有的化学惰性也使得C-H键的氧化活化十分困难，且反应过程中很可能导致大部分有害副产物的积累，使得该反应的选择性和原子经济性降低。

催化O₂氧化烷基芳烃苄基C-H键，作为一个绿色的氧化方法备受关注，许多烷基芳烃被报道使用O₂为氧化剂，催化氧化芳烃侧链合成相应的酸，酯和酮(相关文献见：David,Chem.Rev.,2006,106:2943-2989；Kesavan,Science,2011,331(6014):195-199；Govindasamy,ApplCatalB-Environ,2019,250:325-336；2019中国专利CN 109761784；中国专利CN 110075882；中国专利CN 106748688)。然而，利用O₂为氧源催化苄基C-H键氧化的反应，尽管所用O₂氧化剂相当的便宜和绿色，但这类的反应仍然存在两个重大挑战：1)安全风险的挑战。大多数有机化合物都存在爆炸极限范围，O₂是爆炸的一个至关重要的因素。对于大吨位的化学品生产，如对二甲苯氧气氧化生产对二苯甲酸，全球年产量高达5000万吨，全球需要的生产速度将近2吨/秒，这样规模的O₂氧化工艺，安全问题尤为重要；2)选择性的挑战。苄基C-H键的O₂氧化反应，涉及到自由基过程其本质上是非选择性、难控制的。由于O₂氧化苄基C-H键生成的芳香醛被进一步氧化成芳香酸要比苄基C-H键被氧化成芳香醛容易五个数量级，所以生成的芳香醛非常容易被进一步氧化成芳香酸。因此，利用O₂氧化苄基C-H键，希望将反应控制在生成芳香醛的阶段仍面临巨大挑战，只有个别具有特定分子结构的甲苯类化合物被报道能够催化氧化生成相应的芳香醛(Sun,Chem.Eng.J.,2011,(178):191-196；Tripathy,Angew.Chem.Int.Edit.,2014,53(46):12605-12608；中国专利CN103012028；中国专利CN 110117219；中国专利CN 103880574)。