[發明專利]使用銥金屬催化劑配合物氧化烴類的方法

無效

• 申請號: 201280044577.1
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN103930203A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 阿蘭·斯圖爾特·戈爾德曼;羅伯特·蒂莫西·斯蒂布拉尼
• 申請（專利權）人: 羅格斯;新澤西州立大學
• 主分類號: B01J23/46
• 分類號: B01J23/46;C07D235/20
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊生平

相關申請的交叉引用

本申請要求申請日為2011年9月13日的美國臨時專利申請61/533,839的權益，其全部公開內容通過引用的方式并入本文。

背景技術

發明領域

本發明涉及一種制備有機醇、醛和酮的方法，包括使用特定銥配合物作為催化劑選擇性地氧化烷烴和芳香族化合物。更具體地說，該氧化過程涉及使用一種銥金屬催化劑配合物，其中銥與包含苯并咪唑基的配體的氮原子配合。

相關技術的描述

鑒于對于化學工業的實用和環境利益，使用活性氧如分子氧或空氣者的）氧化飽和烴類（例如烷烴，特別是環烷烴）以產生相應醇、酮和/或酸反應產物，已經成為多年活躍研究的領域。

現有文獻中有許多通過各種途徑將烴類氧化成相應的醛和酮的報道。其中一個參考文獻是美國專利5,958,821Bl，它公開了在氧化催化劑存在下用氧氣氧化各種烴類化合物，如環烷烴、芳香族烴類等，所述催化劑包括酰亞胺化合物如N-羥基鄰苯二甲酰亞胺和金屬化合物助催化劑如鈷或錳的乙?；猁}。'821參考文獻的專利權人羅列了幾乎每一類已知的烴類和周期表中幾乎每一種金屬。

其它關于烷烴類氧化的參考文獻，包括Shun-Ichi?Murahashi等人的Chem.Soc,Chem.Commun.,(1993)139-140，該文中作者呈現了在醛存在下使用銅化合物催化劑以氧氣氧化烷烴和烯烴的結果。他們的結果顯示直鏈烷烴如正癸烷的轉化率極低。在Catalysis?Letters8(1991),45-52中相同的作者展示了異丁烷可在鐵鹵卟啉化合物的存在下與氧反應，主要產生叔丁醇。

Shun-Ichi?Murahashi等人在Tetrahedron?Letters,vol.34(8),(1993)1299-1302中已經報道釕催化的烷烴和烷基過氧化氫的氧化反應。具體地，他們使正庚烷和正癸烷反應以提供酮和醇。G.P.Khirnova等人在Petrol.Chem.U.S.R.R.vol.21(1),49-52(1981)中報道了使用包含鈷和鉬的硼化物或鉬的碳化物的異質催化劑的異丁烷液相氧化。該反應的主要產物是叔丁基氫過氧化物、叔丁醇和丙酮。美國專利申請5,395,980Bl中也顯示在叔丁醇和二（叔丁基）過氧化物的存在下，異丁烷可在提高的溫度下（大約140℃）與氧反應轉變成叔丁基氫過氧化物。

也有使用N-羥基鄰苯二甲酰亞胺（NHPI）作為催化劑連同金屬化合物助催化劑以氧氣氧化烷烴的報道。例如，Y.Ishii等人在Catalysis?Surveys?from?Japan3(1999)27-35中報道了包括異丁烷在內的各種烷烴的氧化。所述異丁烷生成叔丁醇、丙酮和叔丁基氫過氧化物。進行試驗的其它烷烴都是支鏈烷烴。沒有示出使用NHPI作為催化劑催化正丁烷的氧化的結果。Ishii等人在Org.Chem.(1996)61,4520-4526中展示了使用NHPI和Co(acac)_n氧化各種環烷烴的結果。還顯示了氧化正辛烷得到辛醇和辛酮的結果。

本領域的研究正繼續。改進的方法和用于這些方法的更加有效的催化劑將給所述產業帶來極大利益。

發明內容

提供一種使用含氧氣體有效并高效氧化含烷基分子和芳香族化合物的方法。銥金屬催化劑被用作催化劑。該催化劑配合物中銥與含苯并咪唑基的配體的氮原子配合。該方法直接由含烷基分子和/或芳香族分子產生醇、酮和醛或它們的混合物。

附圖說明

附圖顯示一個2,2'-（2-溴-1,3-亞苯基）雙（1-丙基苯并咪唑-2-基）的實施方案。

具體實施方式

本發明涉及一種制備有機醇、醛和酮的方法，包括選擇性地氧化烷烴和芳香族化合物，其用作催化劑特定銥配合物。該銥催化劑配合物包括與包含苯并咪唑基的配體的氮原子配合的銥。使用該Ir催化劑是有效的并提供良好的選擇性。

烷烴起始原料可包括從大約1-20個碳原子的直鏈和支鏈化合物。在一個實施方案中，所述烷烴有1-10個碳原子，更優選1-8個碳原子，如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、異丁烷、正戊烷、正己烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、庚烷、2-甲基庚烷、3-甲基庚烷等。