[發明專利]一種芳香腈類化合物的制備方法

有效

• 申請號: 201810632166.3
• 申請日: 2018-06-19
• 公開（公告）號: CN108675942B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 張國富;王桂蓮;鄭衛華
• 申請（專利權）人: 杭州盛漫生物科技有限公司
• 主分類號: C07C255/50
• 分類號: C07C255/50;C07C255/54;C07C255/51;C07C253/28;B01J23/847
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;王兵

本發明公開了一種芳香腈類化合物的制備方法：以式(I)所示的甲苯衍生物為原料，以納米釩鐵為催化劑，以過氧化氫為助催化劑，加入配體和氨源，在80～180℃溫度下，在氧氣氣氛中，工作壓力為0.1～1.5MPa條件下反應6～24h，得到反應混合液，經后處理得到目標產物式(II)所示的芳香腈類化合物；本發明所述的方法在溫和條件下實現了甲基芳烴到芳腈化合物的轉化，反應收率高，具有工業化應用前景，使用氧氣作為清潔的氧化劑，減少了傳統無機鹽氧化劑反應過程中，有毒有害副產物的生成，是一種環境友好的策略。

(一)技術領域

本發明涉及一種納米釩鐵催化甲基芳烴直接氨氧化制備芳腈類化合物的新方法。

(二)背景技術

氰基作為一種在有機合成中被廣泛應用的基團，可以較容易地通過官能團轉化，制備相應的胺、酰胺、羧酸、醛、酮和雜環化合物。此外，芳香腈也已經被證明在天然產物、材料、藥物合成、農業化學和染料方面具有十分重要的應用價值。如式1所示，非布司他(Febuxostat)、來曲唑(Letrozole)和西酞普蘭(Citalopram)等藥物分子中均含有氰基。

目前工業上廣泛以甲基芳烴作原料通過氨氧化法[Adv.Synth. Catal.,2004,346(12):1407]，以氧氣作為氧化劑，釩、鎳等過渡金屬作為催化劑，在300-800℃、壓力0.5-1.5MPa下反應來制備芳香腈類化合物。該方法的顯著缺點是溫度和壓力較高，這使其工業化應用難度加大，制備成本較高。近年來，芳烴液相氨氧化制備芳腈的方法以反應條件相對溫和、選擇性和收率相對較高等優點而備受重視。2009年，Jiao等[Angew.Chem. Int.Ed.,2009,48(38):7094]用硫酸銅作催化劑，疊氮化鈉作為氮源，二乙酸碘苯(PIDA)作氧化劑，可將對位具有富電子基團取代的甲基轉化為相應的芳腈。2011年，Randolph K.Belter[J.Fluorine Chem.,2011,132(5):318] 利用工業尾氣中的三氟化氮在400℃條件下與甲基芳烴的選擇性氨氧化反應制備芳腈，當以甲苯作底物時，以46％的收率獲得苯甲腈。2013年， Wang等[Angew.Chem.Int.Ed.,2013,52(40):10573]用醋酸鈀作為催化劑，亞硝酸叔丁脂(TBN)為氮源和氧化劑，在70℃進行反應制備芳腈，當底物是甲苯時，收率可達50％。2014年，Togo課題組[Eur.J.Org.Chem., 2014,2014(19):4115]經溴化、氨解、氧化等步驟，可實現甲基芳烴到芳腈的轉化，其中，氮源可采用氨水，氧化劑為碘單質。2015年，Cheng等[Chem.Commun.,2015,51(24):5085]發展了一種以氟化銨為氨源，碘為催化劑，過氧化叔丁醇為氧化劑，將芳烴轉化成芳腈的方法。當DMSO作溶劑，反應溫度為70℃，反應時間為48小時時，產物最高收率可達83％。 2016年，Kang等[J.Am.Chem.Soc.,2016,47(34):3294]發展了一種用氯化鋁和N-羥基鄰苯二甲酰亞胺(NHPI)作催化劑，亞硝酸叔丁酯作氧化劑制備芳腈的方法。同年，Xiao等[Nat.Commun.,2017,8:15240]將氧化錳固載在沸石內部孔道中，并以其作催化劑(MnOx@S-1)可將芳香環上的甲基轉化為氰基。該方法以氧氣為氧化劑，尿素為氮源，當以甲苯作底物時，160℃下反應4小時，苯甲腈的收率可達88.6％。

綜上所述，以上所報道的氨氧化體系大多以碘、亞硝酸叔丁酯等作為化學計量的氧化劑，其還原氧化副產物仍作為廢物排放到環境中，這無疑增加了環境負擔，相比較而言，以氧氣為清潔氧化劑的液相氨氧化方法，尚未見大量報道，因此，亟待大力發展。

(三)發明內容

為解決現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種過渡金屬催化，溫和條件下，高效、高選擇性氨氧化甲基芳烴制備芳香腈類化合物的新方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種芳香腈類化合物的制備方法，其特征在于：所述方法按照如下步驟進行：