[發明專利]一種通過胺催化空氣氧化綠色合成5-羥基-5-烴基二取代巴比妥酸衍生物的方法

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• 申請號: 201810564195.0
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108912057A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 汪游清;完顏東艷;張永娜;劉穎
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C07D239/60
• 分類號: C07D239/60;C07D239/62
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 趙倩

本發明涉及氧化合成領域，特別是涉及一種通過胺催化空氣氧化綠色合成的5?羥基?5?烴基二取代巴比妥酸衍生物及其方法。本發明研究了胺催化5?取代1,3?二甲基巴比妥酸衍生物的氧化反應，通過對反應催化劑、溶劑進行了篩選，發現在不同的條件下催化反應可以實現對5?芳基或芐基取代的巴比妥酸類化合物的α?C?H的羥基化。這種方法具有以下特點：(1)空氣作為羥基官能團的來源，符合綠色發展的要求；(2)容易獲得的廉價堿R₃N而不是昂貴的金屬催化劑；(3)避免使用化學計量的有害膦化合物作為添加劑和還原劑。

技術領域

本發明涉及氧化合成領域，特別是涉及一種通過胺催化空氣氧化綠色合成的5-羥基-5-烴基二取代巴比妥酸衍生物及其方法。

背景技術

氧化反應是有機合成中比較重要的一種反應，通過此反應，烴可被轉化為有價值的含氧產物，作為化學和制藥工業的原料。在這些氧化過程中，α-取代羰基化合物的α-C-H羥基化，以獲得季碳α-羥基羰基化合物，這類反應在合成化學中獲得了越來越多的關注，因為具有季碳α-羥基官能團是天然產物和一些藥物分子的中心基元。此外，這類季碳α-羥基羰基化合物在涂料工業中用作有效的光引發劑，其中巴比妥酸的羥基衍生物負責改善偏光板的耐久性。盡管在各種氧化劑源存在下通過催化/非催化方法氧化C-H鍵已經有了很大的進展，避免使用昂貴的金屬催化劑、危險的化學計量氧化劑和還原劑，對更環保的方法的需求日益增加。

經過研究發現許多試劑已被用在1,3-二羰基化合物的2-位引入羥基官能團，例如乙酸鉛(IV)，MoOPH，過氧羧酸，乙酸錳(II)，氯化鈰(III)，氯化鈷(II)，硝酸鈰銨(IV)(CAN)，和銫鹽。廣泛存在空氣中的分子氧是一種綠色的能源，但是空氣氧與其他氧化劑(重金屬氧化劑、有機過氧化物、氮雜氧雜環丙烷等) 相比活性較低，且可控性較差，因此采用空氣中的分子氧去活化羰基化合物中的C-H鍵，定向可控進行氧化反應，從而實現羰基化合物的α-羥基化，是化學家們一直尋求的理想氧化方式，也是一個巨大的挑戰。

Ritter課題組在2011年報道了使用雙核Pd₂hpp₄絡合物為催化劑、hppH為助催化劑，合成季碳α-羥基羰基化合物。β-二羰基化合物、α-烯基(苯基) 酮、甚至是一些α-H反應活性較低的α-烷烴取代的單羰基化合物都可以在該條件下反應，產物是具有99％的收率。為了盡量減少金屬的使用，2014年Jiao課題組開發了一種優良的用Cs₂CO₃催化的C-H羥基化方法，但是需要一種膦還原劑。 2015年Zhao課題組報道了在強堿和膦還原劑的存在下使用二聚的金雞納生物堿衍生物可以實現對映選擇性C-H羥基化。2016年Schoenebeck等人通過實驗和計算研究開發并闡明了金屬氧化物(Cu₂O)與特殊堿(hppH)一起用于C-H羥基化和C-C裂解。一般而言，實現這些化合物合成的關鍵方法涉及有害氧化劑或過渡金屬或金屬氧化物和添加劑(膦作為還原劑)，這是上述方案的缺點。盡管它們在過渡金屬催化的羰基化合物的α-羥基化方面取得了成功，但在制藥工業中需要α-羥基化的無過渡金屬的方法，其可以消除最終產物中的重金屬污染。因此，需要開發一種新的實驗方案，使得C-H羥基化易于合成季碳α-羥基羰基化合物，并避免使用昂貴的金屬催化劑，特殊堿，有害的膦基添加劑，超長的反應時間，低溫條件和保護基團等。進行文獻調研發現，僅有一篇這樣的文獻報道了較為綠色環保的方法實現羰基化合物的C-H羥基化。2017年， Gnanaprakasam課題組報道了無過渡金屬和不含還原劑的羰基化合物的α -C(sp3)-H羥基化。此方法是在室溫下由市售廉價的KO-t-Bu和空氣氧作為氧化劑催化，以24-99％的收率獲得相應的α-羥基類化合物，此方法中關于巴比妥酸類化合物的研究較少，在此，我們報道在簡單反應條件下，R₃N作為堿，不使用任何添加劑和還原劑，進行各種5-取代的巴比妥酸類化合物的有氧C-H羥基化。

發明內容