CN103396338B - 一种含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法 - Google Patents

Abstract

一种含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，涉及一种合成腈的新方法。在含硒化合物的催化下，将醛肟在溶剂中，于30～100℃温度下加热脱水反应至结束，然后将产物通过蒸馏提纯。本发明方法所采用的原料易得，产率高，原子经济性强，反应过程不需要其它当量脱水剂，不需要使用过渡金属，不产生有害废弃物，不会有金属残留，对环境友好，特别适合药物合成和精细化工中间体的生产。

Description

一种含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法

技术领域

本发明涉及一种合成腈的新方法。更具体地，本发明涉及以醛肟为原料，在含硒催化剂催化下脱水制备腈的新方法。

背景技术

腈是化工生产中重要的原料，被广泛应用于药物化学、农药化学以及材料化学领域。由于醛类较易获得，并可以方便地转化为醛肟，因此，开发由醛肟脱水合成腈的策略，是切实可行的。目前，已有大量文献报导了由醛肟脱水合成腈的方法。然而在这些方法中，往往需要使用有毒或腐蚀性的脱水剂，并产生大量废弃物。开发无脱水剂的催化脱水反应，由醛肟制备腈，是一种高效环保的有机合成策略。最近，已有一系列文献报导了，在过渡金属催化剂催化下，醛肟脱水制备腈的方法。这些方法可避免使用当量脱水剂，原子经济性更高。然而，过渡金属往往具有一定毒性，对环境有害。使用过渡金属催化剂会导致金属元素在产品中残留，从而限制了这些方法的应用，尤其在对金属残留要求严格的药物合成领域。因此，开发无金属条件下，醛肟催化脱水制备腈的方法，有较高的实际应用价值。

硒元素是人体必须的微量元素，人们每天都需要补充一定量的硒元素来维持正常代谢，缺硒将会导致疾病。与过渡金属相比，硒元素可以在生物体中代谢，对环境的危害较小。

在2012年8月清华大学出版社的《世界硒都恩施硒资源研究概述》（编著：彭祚全、黄剑锋）中，公开发了一种利用含硒催化剂催化醛肟脱水制备腈的方法。该方法避免了重金属残留，对环境更加友好，更适合应用于药物合成等对金属残留控制严格的领域。通过查阅文献可知，目前，有关含硒催化剂催化的反应，主要是氧化反应，如D. M. Freudendahl, S. Santoro, S. A. Shahzad, C. Santi, T. Wirth, Angew. Chem. Int. Ed.  2009, 48, 8409-8411。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服现有技术缺陷的含硒催化剂催化下醛肟脱水制备腈的新方法。

本发明的技术方案是：在含硒化合物的催化下，将醛肟在溶剂中，于30～100℃温度下加热脱水反应至结束，然后将产物通过蒸馏提纯；其中，所述醛肟的初始浓度为0.1～20mol/L，所述含硒化合物与醛肟的投料摩尔比为0.1～20︰100。

本发明方法所采用的原料易得，产率高，原子经济性强，反应过程不需要其它当量脱水剂，不需要使用过渡金属，不产生有害废弃物，不会有金属残留，对环境友好，特别适合药物合成和精细化工中间体的生产。

在本发明中，产物用蒸馏提纯，其中沸点在200℃以下的可以直接常压蒸馏，沸点超过200℃的，需减压蒸馏。

另外，本发明所述醛肟为芳香醛肟、脂肪醛肟或α,β-不饱和醛肟。

所述醛肟优选肉桂醛肟。

所述含硒化合物为：二氧化硒，或亚硒酸，或各种取代的芳基或烷基亚硒酸，或各种取代的有机次硒酸（RseOH）中的任意一种。

各种取代的有机次硒酸（RseOH）可由各种二芳基或二烷基二硒醚与双氧水现场生成，方便生产。

所述含硒化合物优选苯亚硒酸（PhSeOH）。

所述溶剂选自腈类，或醇类，或水，或甲苯，或石油醚，或DMF ，或DMSO中的任意一种。

所述腈类为乙腈、丁腈、戊腈中的任意一种。优选乙腈。

所述醇类为甲醇或乙醇。

在本发明中，醛肟的初始浓度优选1 mol/L。该浓度既可避免因为浓度过高导致反应体系产率下降，亦可避免浓度过低导致反应产能低下。

含硒化合物与醛肟的投料摩尔比优选8︰100。该催化剂投料量效果最佳，产物产率最高，超过或低于该催化剂量产率都会下降。

加热脱水反应的温度优选为65℃。该温度较温和，超过或低于该温度，产率都会下降。

具体实施方式

   实施例1

投料量如表1所示，在圆底烧瓶中加入苯甲醛肟、二苯基二硒醚、双氧水、乙腈，接上回流冷凝管，加热至反应体系的温度为65℃下搅拌反应至反应液逐渐变黄。

反应约在24 h后结束，接上蒸馏装置蒸馏，首先在79－81℃蒸出溶剂乙腈，再将残液转移到较小容器中（50 mL 圆底烧瓶）继续蒸馏，在188－191℃蒸出产物苯甲腈。

最后得到17.7 g苯甲腈，产率86％。

反应式：                                                

表1：投料表

注：1分子二硒醚将产生2分子苯次硒酸。

    实施例2：采用不同溶剂对反应的影响：

用其他溶剂替代乙腈，其他条件同实施例1，实验结果见表2。

表2 溶剂的影响

由此可知，反应在溶剂采用乙腈时最佳（实施例1）。

实施例3：采用不同温度对反应的影响：

以实施例1公开的反应为基础，发明人还考察了该反应在其它温度下的效果。如表3所示：

表3 反应温度的影响

由此可知，反应在65℃最佳（实施例1）。

实施例4：采用不同催化剂对反应的影响：

发明人还考察了不同催化剂催化下的反应效果，其它条件同实施例1，结果见表4。

表4 催化剂的影响

由上述表格可知，采用苯次硒酸（实施例1）或者连有吸电子基团的苯次硒酸作为催化剂，反应效果都较佳。编号18～20的实验表明，硒元素在这个催化反应中有着独特的效果，不含硒元素的其它酸，对本反应基本没有催化活性。

实施例5：采用不同催化剂用量对反应的影响：

发明人还研究了催化剂用量对反应的影响，其它条件同实施例1，结果如表5所示。

表5 催化剂用量的影响

由上表可知，催化剂含硒化合物与醛肟的投料摩尔比为8︰100时最佳。

实施例6：采用不同醛肟初始浓度对反应的影响：

发明人还研究了醛肟初始浓度对反应的影响，其它条件同实施例1，结果如表6所示。

表6 醛肟初始浓度的影响

     由上表可知，醛肟的初始浓度选用1 mol/L时最佳。

实施例7：采用不同醛肟对反应的影响：

用其他醛肟替代苯甲醛肟，其他条件同实施例1，实验结果如表7所示。

表7  合成系列腈类

由上表可见：该反应具有广泛的应用范围，适用于芳香醛肟、脂肪醛肟以及α,β-不饱和醛肟。

Claims (9)

1.一种含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，在含硒化合物的催化下，将醛肟在溶剂中，于30～100℃温度下加热脱水反应至结束，然后将产物通过蒸馏提纯；其中，所述醛肟的初始浓度为0.1～20mol/L，所述含硒化合物与醛肟的投料摩尔比为0.1～20︰100；其特征在于所述含硒化合物为各种取代的芳基或烷基亚硒酸，或各种取代的有机次硒酸中的任意一种。

2.根据权利要求1所述含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，其特征在于：所述醛肟为芳香醛肟、脂肪醛肟或α,β-不饱和醛肟。

3.根据权利要求1所述含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，其特征在于：所述含硒化合物为苯亚硒酸。

4.根据权利要求1所述含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，其特征在于：所述溶剂选自腈类，或醇类，或水，或甲苯，或石油醚，或DMF ，或DMSO中的任意一种。

5.根据权利要求4所述含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，其特征在于：所述腈类为乙腈、丁腈、戊腈中的任意一种。

6.根据权利要求4所述含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，其特征在于：所述醇类为甲醇或乙醇。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，其特征在于：所述醛肟的初始浓度为1 mol/L。

8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，其特征在于：所述含硒化合物与醛肟的投料摩尔比为8︰100。

9.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述含硒催化剂催化下由醛肟合成腈的方法，其特征在于：加热脱水反应的温度为65℃。