CN109331875A - 一种双核镁金属催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双核镁金属催化剂及其制备方法和应用。催化剂制备方法:在惰性气体保护和冰水浴条件下,首先用等当量的二正丁基镁与N‑吡咯亚甲基叔丁胺配体进行反应,将所得溶液室温反应2‑3小时后,再向其中逐滴加入1倍量的邻甲氧基苯甲醛,待反应完毕后真空浓缩反应液,用乙醚萃取,萃取液过滤浓缩析出无色透明晶体即可。该催化剂对于交叉偶合Tishchenko反应具有较高选择性和催化活性,且制备方法简便,原料易得,反应条件温和,有很好的工业应用前景。

Description

一种双核镁金属催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机金属镁化合物催化剂,具体涉及一种双核镁金属催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
有机酯类化合物的合成是有机合成、制药和食物香料工业等领域的一个重要转化过程。其中Tishchenko反应由于不生成任何副产物,原子经济性达100%,成为化学合成有机酯类化合物的重要反应之一。然而,Tishchenko反应始终不能成为大量合成酯类化合物的实用方法,其最大的局限就是它只能用作偶合两分子相同的醛,所生成的酯类化合物种类单一。
尽管,Stephen J.Connon小组已报道了硫醇盐促进的不同芳香醛分子间的高选择性交叉偶合Tishchenko反应,随后,又利用烃基二硒化合物作为催化剂,二丁基镁助催化剂在四氢呋喃溶剂中分子筛存在下,成功实现了两种相同或不同芳香醛的Tishchenko反应,催化活性及选择性均具有很好的表现。北京科技大学党智敏教授通过理论计算进一步证实了Connon提出的硫醇盐促进的不同芳香醛分子间的高选择性交叉偶合Tishchenko反应机理。
但迄今为止,高选择性的交叉偶联Tishchenko反应仅仅在一些有限的、特殊的反应底物醛中取得了成功。总体而言,想要突破底物局限性以及低选择性,达到普遍实用目的,其研究还远远不够深入。因此,开发合成高效、廉价、选择性高的交叉偶合Tishchenko反应催化剂具有重大的实用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种双核镁金属催化剂及其制备方法,该催化剂制备方法简便,原料易得,反应条件温和;该催化剂用于交叉偶合Tishchenko反应具有较高选择性和催化活性,有很好的工业应用前景。
本发明提供的一种双核镁金属催化剂,其结构式为:
本发明提供的双核镁金属催化剂制备反应式如下:
本发明提供的一种双核镁金属催化剂的制备方法,包括如下步骤:
在惰性气体保护和冰水浴条件下,用等当量的二正丁基镁与N-吡咯亚甲基叔丁胺配体进行反应,溶剂为正己烷,自然恢复到室温,搅拌2-3小时后,将所得溶液用冰水浴再次冷却到0℃,逐滴滴加等当量的邻甲氧基苯甲醛,滴加完毕缓慢恢复到室温,继续搅拌6-8小时,真空浓缩反应液,用乙醚萃取,萃取液过滤浓缩至饱和状态,室温放置1-2天,析出无色透明晶体,即为双核镁金属催化剂。
该催化剂可在不同醛类化合物之间实现交叉偶合Tishchenko反应中应用。
与现有技术相比本发明的优点和效果:本发明催化剂制备过程简单,原料易得,反应条件温和;本发明催化剂对交叉偶合Tishchenko反应具有较高的选择性和催化活性,催化过程可以不使用溶剂,绿色环保,有很好的应用前景。
附图说明
图1本发明双核镁金属催化剂的单晶X射线结构图
具体实施方式
以下仅仅为详细说明本发明而给出的具体实施例,这些实施例并非用于限制本发明的保护范围。
实施例1双核镁金属催化剂的制备
在惰性气体保护和冰水浴条件下,向N-吡咯亚甲基叔丁胺配体(0.451g,3mmol)的正己烷溶液中缓慢滴加二正丁基镁溶液(3.00mL,1.0M),滴加完毕,自然恢复到室温,继续搅拌2小时后,将所得溶液用冰水浴再次冷却到零摄氏度,依次逐滴滴加邻甲氧基苯甲醛(0.408g,3mmol),滴加完毕缓慢回到室温继续搅拌7小时,真空浓缩反应液,用乙醚萃取,萃取液过滤浓缩至饱和状态,室温放置1-2天,析出无色透明晶体,即为双核镁金属催化剂(以下简称催化剂),产率63%。
晶体参数:化学式C42H60Mg2N4O4,单斜晶系(Monoclinic),空间群P 1 2/n1,晶胞参数 α=90.00°,β=103.704(3)°,γ=90.00°,V=4167.4(6),Z=4。单晶结构图见图1。
部分键长Mg-O2 1.941(3),Mg-N1 2.079(3),Mg-O1 2.266(3),Mg-N2 2.146(3),O2-C17 1.420(5),N1-C4 1.385(5),N1-C1 1.345(5),O1-C11 1.408(5),O1-C101.442(5),N2-C5 1.288(5),N2-C6 1.491(5),C17-C16 1.520(6),C17-C18 1.578(7),C5-C4 1.424(6),C4-C3 1.396(6),C1-C2 1.393(6),C6-C9 1.537(6),C6-C7 1.512(6),C15-C16 1.394(6),C15-C14 1.385(7),C16-C11 1.395(5),C11-C12 1.378(6),C12-C13 1.397(7),C3-C2 1.382(7),C14-C13 1.389(7),C18-C19 1.466(7),C19-C20 1.551(8),C20-C211.469(9);键角(°):O2-Mg-N1 130.42(14),O2-Mg-O1 82.51(11),O2-Mg-N2 146.00(13),N1-Mg-O1 94.15(12),N1-Mg-N2 82.17(13),N2-Mg-O1 86.07(12),C17-O2-Mg 129.2(2),C4-N1-Mg 107.5(2),C1-N1-Mg 145.1(3),C1-N1-C4 105.4(4),C11-O1-Mg 122.4(2),C11-O1-C10 116.5(3),C10-O1-Mg1 120.2(2),C5-N2-Mg 108.1(3),C5-N2-C6 121.0(3),C6-N2-Mg 130.8(2),O2-C17-C16 111.6(3),O2-C17-C18 112.7(4),N2-C5-C4 121.4(4),N1-C4-C5 119.3(3),N1-C4-C3 110.2(4),N2-C6-C8 112.2(3),N2-C6-C9 109.1(3),N2-C6-C7105.8(3),C16-C11-O1 116.7(4)。
实施例2
(1)催化剂的制备同实施例1。
(2)催化苯甲醛与邻溴苯甲醛交叉偶合Tishchenko反应:
在室温下,将苯甲醛(0.212g,2mmol)和邻溴苯甲醛(0.370g,2mmol)沿甁壁缓慢加入到装有催化剂(0.073g,0.10mmol)的Schlenk反应瓶中,控制温度在30℃下搅拌反应4小时后,用5mL水终止反应,乙酸乙酯萃取三次,真空浓缩萃取液,粗产品用硅胶柱色谱分离,得目标产物,白色固体,产率81%。1H NMR(600MHz,CDCl3):δ=5.48(s,2H),7.24(t,1H),7.35(t,1H),7.48(m,2H),7.59(m,3H),8.13(d,J=6.4Hz,2H);13C(150.9MHz,CDCl3):δ=66.2,123.5,127.6,128.5,129.7,129.8,129.9,132.9,133.2,135.4,166.2。
实施例3
(1)催化剂的制备同实施例1。
(2)催化苯甲醛与邻甲氧基苯甲醛交叉偶合Tishchenko反应:
在室温下,将苯甲醛(0.212g,2mmol)和邻甲氧基苯甲醛(0.272g,2mmol)沿甁壁缓慢加入到装有催化剂(0.073g,0.10mmol)的Schlenk反应瓶中,控制温度在30℃下搅拌反应4小时后,用5mL水终止反应,乙酸乙酯萃取三次,真空浓缩萃取液,粗产品用硅胶柱色谱分离,得目标产物,白色固体,产率79%。M.p.42-44℃.1H(600MHz,CDCl3):δ=3.89(s,3H),5.45(s,2H),6.94-6.99(m,2H),7.33-7.36(m,1H),7.44-7.47(m,3H),7.58(t,1H),8.11(d,2H);13C(150.9MHz,CDCl3):δ=55.2,61.7,110.0,120.2,123.8,127.9,128.9,129.0,129.4,129.7,132.5,157.3,166.2。
实施例4
(1)催化剂的制备同实施例1。
(2)催化对氯苯甲醛与邻甲氧基苯甲醛交叉偶合Tishchenko反应:
在室温下,将对氯苯甲醛(0.281g,2mmol)和邻甲氧基苯甲醛(0.272g,2mmol)沿甁壁缓慢加入到装有催化剂(0.073g,0.10mmol)的Schlenk反应瓶中,控制温度在30℃下搅拌反应4小时后,用5mL水终止反应,乙酸乙酯萃取三次,真空浓缩萃取液,粗产品用硅胶柱色谱分离,得目标产物,白色固体,产率83%。M.p.52-54℃.1H(600MHz,CDCl3):δ=3.86(s,3H),5.45(s,2H),6.91-7.01(m,2H),7.32-7.44(m,4H),8.02(d,2H);13C(150.9MHz,CDCl3):δ=55.0,62.1,110.3,120.1,123.4,128.2,128.3,129.2,129.2,130.9,138.9,157.3,165.4。
实施例5
(1)催化剂的制备同实施例1。
(2)催化对氯苯甲醛与邻溴苯甲醛交叉偶合Tishchenko反应:
在室温下,将对氯苯甲醛(0.281g,2mmol)和邻溴苯甲醛(0.370g,2mmol)沿甁壁缓慢加入到装有催化剂(0.073g,0.10mmol)的Schlenk反应瓶中,控制温度在30℃下搅拌反应4小时后,用5mL水终止反应,乙酸乙酯萃取三次,真空浓缩萃取液,粗产品用硅胶柱色谱分离,得目标产物,淡黄色固体,产率85%。M.p.67-71℃.1H(600MHz,CDCl3):δ=5.48(s,2H),7.24(t,1H),7.38(t,1H),7.44(d,2H),7.52(dd,1H),7.65(dd,1H),8.07(d,2H).13C(150.9MHz,CDCl3):δ=66.1,123.6,127.1,127.8,128.5,129.5,129.7,130.7,132.7,134.7,139.3,165.0。
实施例6
(1)催化剂的制备同实施例1。
(2)催化对甲氧基苯甲醛与邻甲氧基苯甲醛交叉偶合Tishchenko反应:
在室温下,将对甲氧基苯甲醛(0.272g,2mmol)和邻甲氧基苯甲醛(0.272g,2mmol)沿甁壁缓慢加入到装有催化剂(0.073g,0.10mmol)的Schlenk反应瓶中,控制温度在30℃下搅拌反应4小时后,用5mL水终止反应,乙酸乙酯萃取三次,真空浓缩萃取液,粗产品用硅胶柱色谱分离,得目标产物,淡黄色油状液体,产率71%。1H(600MHz,CDCl3):δ=3.87(s,3H),5.41(s,2H),6.93-6.94(m,3H),7.01(t,1H),7.37(t,1H),7.43(d,1H),8.05(d,2H).13C(150.9MHz,CDCl3):δ=55.0,61.4,110.0,113.1,120.1,122.4,124.2,125.5,128.8,128.9,131.3,157.0,162.9,165.5。

Claims (3)

1.一种双核镁金属催化剂,其特征在于,结构式为:
2.如权利要求1所述的一种双核镁金属催化剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
在惰性气体保护和冰水浴条件下,用等当量的二正丁基镁与N-吡咯亚甲基叔丁胺配体进行反应,溶剂为正己烷,自然恢复到室温,搅拌2-3小时后,将所得溶液用冰水浴再次冷却到0℃,逐滴滴加等当量的邻甲氧基苯甲醛,滴加完毕缓慢恢复到室温,继续搅拌6-8小时,真空浓缩反应液,用乙醚萃取,萃取液过滤浓缩至饱和状态,室温放置1-2天,析出无色透明晶体,即为双核镁金属催化剂。
3.如权利要求1所述的双核镁金属催化剂在交叉偶合Tishchenko反应中的应用。
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