CN113582901A - 一种氧化反应氧化醇制备醛或酮的方法 - Google Patents

一种氧化反应氧化醇制备醛或酮的方法 Download PDF

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Abstract

一种氧化反应氧化醇制备醛或酮的方法。本发明属于医药化工领域，具体涉及一种以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化剂，氧气氧化醇制备醛或酮。本发明由醇经氧化反应制备，所述氧化剂为氧气,以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化体系。本发明反应为均相反应，催化体系简化、操作简便、产率高、成本低。本发明是一种非常经济、简单的由醇制备醛或酮的方法，适于工业化生产。

Description

一种氧化反应氧化醇制备醛或酮的方法
技术领域
本发明属于医药化工领域，具体涉及一种氧化反应氧化醇制备醛或酮的方法。
背景技术
醇氧化反应是有机合成中的重要反应。醇通过氧化得到羰基化合物，如醛、酮和酸，在精细品化学实验和工业生产中应用广泛。醇氧化反应中均相和非均相催化氧化反应可以使用的催化剂为Ru、Cu、Pd、Fe等催化剂，具体可以参考期刊文献醇氧化反应研究进展。
对于N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷的氧化反应，现有技术是采用化学计量的氧化剂，比如铬试剂、锰试剂及其它过渡金属氧化物、高价碘试剂、次氯酸钠或双氧水/TEMPO、空气/铜盐/双齿配体/TEMPO、氧气/CuI/ABNO等等，这些生产工艺存在原子经济性差、环境污染严重和成本较高等问题，已无法满足现代社会发展的需要。
其他N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷的氧化反应中，采用次氯酸钠或双氧水/TEMPO的微通道反应的缺点是反应使用次氯酸钠或双氧水量较大。
本发明提供的氧化醇制备醛或酮的方法，以硝酸与有机氮氧化物组合物如硝酸/TEMPO为催化剂，存在的优点为催化剂用量少、产率高、成本低、三废少。本发明是一种非常经济、简单的由醇制备醛或酮的方法，适于工业化生产。
发明内容
本发明提供了一种以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化剂，氧气氧化醇制备醛或酮的方法，本发明反应为均相反应，催化体系简化、操作简便、产率高、成本低，是一种非常经济、简单的由醇制备醛或酮的方法。本发明提供的氧化醇制备醛或酮的方法适于工业化生产。
本发明提供了一种以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化剂，氧化醇制备醛或酮的方法，该制备方法为：在硝酸与有机氮氧化物组合物为催化体系的作用下，由醇经氧化反应制备，所述氧化剂为氧气。
Figure BDA0002477319330000021
其中R为芳香基、烷基或杂环，R1、R2为芳香基、烷基、杂环等，所述原料醇为伯醇、仲醇。
较优选地，在以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化体系作用下，N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷与氧气在有机溶剂中经氧化反应制备N-Boc-3-羰基氮杂环丁烷，
Figure BDA0002477319330000022
较优选地，在以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化体系作用下，2-溴-6-碘苯甲醇与氧气在有机溶剂中经氧化反应制备2-溴-6-碘苯甲醛，
Figure BDA0002477319330000023
较优选地，在以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化体系作用下，(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇与氧气在有机溶剂中经氧化反应制备2,6-二氯-3-氟苯乙酮，
Figure BDA0002477319330000024
上述氧化反应在有机溶剂的存在条件下进行。所述反应溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷或三氯甲烷、二甲基亚砜、四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种等；较优选地为二氯甲烷。
本发明进一步提供了一种以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化剂，氧气氧化醇制备醛或酮的方法。该制备方法为：在硝酸与有机氮氧化物组合物作用下，在有机溶剂存在的条件下，由醇经氧化剂氧化反应，加碱调pH，过滤，水洗，蒸馏除去有机溶剂，己烷或庚烷结晶，制备得到醛或酮。
Figure BDA0002477319330000031
其中R为芳香基、烷基或杂环，R1、R2为芳香基、烷基、杂环等，所述原料醇为伯醇、仲醇。
上述氧化反应中硝酸与有机氮氧化物与醇的摩尔比0.03～0.50：0.01～0.50：1。
上述氧化反应的温度为15℃～100℃。上述氧化反应硝酸浓度为65％～98％。上述氧化反应时间为5～60h。
本发明上述氧化反应完成后，还包括如下的后处理步骤，用碳酸氢钠、碳酸钠、氢氧化钠等有机碱或三乙胺、吡啶等有机碱的任意一种调节pH为6～7，过滤，水洗，分水层，水层用二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷层，减压蒸馏出二氯甲烷，己烷或庚烷结晶，既为产品醛或酮。
本发明提供的氧化反应氧化醇制备醛或酮的制备方法，使用硝酸/TEMPO等作为催化剂，优点是催化剂用量少、产率高、成本低、三废少。本发明反应为均相反应，催化体系简化、操作简便、产率高、成本低，是一种非常经济、简单的由醇制备醛或酮的方法，适于工业化生产。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种氧化反应氧化醇制备醛或酮的方法进行详细说明。需要理解的是，这些实施例描述只是为进一步详细说明本发明的特征，而不是对本发明范围或本发明权利要求范围的限制。
实施例1：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷20g，二氯甲烷80g，浓度为65～68％硝酸0.80g，TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物)0.50g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在20℃通氧气反应24h，反应毕，向反应瓶投入碳酸氢钠固体调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷层，减压蒸馏出二氯甲烷，己烷结晶，收集N-Boc-3-羰基氮杂环丁烷18.50g，(收率93.09％)。
实施例2：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷20g，二甲基亚砜80g，浓度为65～68％硝酸0.70g，3-羧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷-1-氧基自由基0.40g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在30℃通氧气反应18小时，反应毕，向反应瓶投入碳酸钠固体调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷层，减压蒸馏出二氯甲烷，庚烷结晶，收集N-Boc-3-羰基氮杂环丁烷18.80g，(收率94.60％)。
实施例3：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷20g，四氢呋喃80g，浓度为98％硝酸0.20g，3-(4,4-二甲基-3-噁唑啉基氧基)-17β-羟基-5α-雄烷自由基0.35g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在30℃通氧气反应40小时，反应毕，向反应瓶投入氢氧化钠水调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用三氯甲烷萃取，合并三氯甲烷层，减压蒸馏出有机溶剂，己烷结晶，收集N-Boc-3-羰基氮杂环丁烷19.20g，(收率96.61％)。
实施例4：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷20g，乙酸乙酯80g，浓度为98％硝酸0.50g，3-羧基-2,2,5,5-四甲基四氢吡咯氮氧自由基0.40g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在50℃通氧气反应8小时，反应毕，向反应瓶投入氢氧化钠水调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用乙酸乙酯萃取，合并乙酸乙酯层，减压蒸馏出乙酸乙酯，庚烷结晶，收集N-Boc-3-羰基氮杂环丁烷19.50g(收率98.11％)。
实施例5：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷20g，三氯甲烷70g，浓度为98％硝酸0.70g，4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基0.30g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在30℃通氧气反应8小时，反应毕，向反应瓶投入碳酸钠调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水，水层用三氯甲烷萃取，合并三氯甲烷层，减压蒸馏出三氯甲烷，己烷结晶，收集馏分18.98g(收率96％)。
实施例6：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷20g，甲苯85g，浓度为65～68％硝酸0.80g，吡啶-N-氧化物0.35g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在30℃通氧气反应15小时，反应毕，向反应瓶投入三乙胺调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用甲苯萃取，合并甲苯层，过滤，减压蒸馏出甲苯，己烷结晶，收集N-Boc-3-羰基氮杂环丁烷18.50g，(收率93.57％)。
实施例7：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入2-溴-6-碘苯甲醇20g，二氯甲烷90g，浓度为65～68％硝酸0.85g，TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物)0.35g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在20℃通氧气反应24h，反应毕，向反应瓶投入碳酸氢钠固体调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷层，减压蒸馏出二氯甲烷，己烷结晶，收集2-溴-6-碘苯甲醛19.00g，(收率95.62％)。
实施例8：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入2-溴-6-碘苯甲醇20g，N,N-二甲基甲酰胺80g，浓度为65～68％硝酸0.55g，3-羧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷-1-氧基自由基0.35g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在25℃通氧气反应21h，反应毕，向反应瓶投入三乙胺调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷层，过滤，减压蒸馏出二氯甲烷，己烷结晶，收集2-溴-6-碘苯甲醛18.50g，(收率93.10％)。
实施例9：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入2-溴-6-碘苯甲醇20g，三氯甲烷80g，浓度为65～68％硝酸0.35g，3-(4,4-二甲基-3-噁唑啉基氧基)-17β-羟基-5α-雄烷自由基0.30g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在30℃通氧气反应40h，反应毕，向反应瓶投入氢氧化钠固体调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷层，减压蒸馏出二氯甲烷，己烷结晶，收集2-溴-6-碘苯甲醛18.80g，(收率94.61％)。
实施例10：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇20g，二甲基亚砜60g，浓度为65～68％硝酸0.75g，TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物)0.50g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在30℃通氧气反应35h，反应毕，向反应瓶投入吡啶调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用二氯甲烷萃取，合并二氯甲烷层，减压蒸馏出二氯甲烷，庚烷结晶，收集2,6-二氯-3-氟苯乙酮19.05g，(收率94.36％)。
实施例11：
在装有机械搅拌的250ml四口烧瓶中，投入(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇20g，三氯甲烷60g，浓度为65～68％硝酸0.50g，3-羧基-2,2,5,5-四甲基四氢吡咯氮氧自由基0.50g，搅拌溶解，抽真空，氧气置换，在30℃通氧气反应20h，反应毕，向反应瓶投入氢氧化钠固体调节pH为6～7，过滤，滤液加入生活饮用水洗涤，水层用三氯甲烷萃取，合并三氯甲烷层，减压蒸馏出三氯甲烷，己烷结晶，收集2,6-二氯-3-氟苯乙酮18.80g，(收率93.12％)。

Claims (11)

1.一种醛的制备方法，其特征在于，在以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化体系作用下，由醇与氧气在有机溶剂中经氧化反应制备醛或酮，
Figure FDA0002477319320000011
其中R为芳香基、烷基或杂环；R1、R2为芳香基、烷基或杂环；所述原料醇为伯醇或仲醇。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化体系作用下，N-Boc-3-羟基氮杂环丁烷与氧气在有机溶剂中经氧化反应制备N-Boc-3-羰基氮杂环丁烷，
Figure FDA0002477319320000012
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化体系作用下，2-溴-6-碘苯甲醇与氧气在有机溶剂中经氧化反应制备2-溴-6-碘苯甲醛，
Figure FDA0002477319320000013
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在以硝酸与有机氮氧化物组合物为催化体系作用下，(S)-1-(2,6-二氯-3-氟苯基)乙醇与氧气在有机溶剂中经氧化反应制备2,6-二氯-3-氟苯乙酮，
Figure FDA0002477319320000014
5.根据权利要求1,2,3或4所述的制备方法，其特征在于，所述有机氮氧化物为哌啶氮氧自由基，吡咯烷氮氧自由基，噁唑烷氮氧自由基，proxyl氮氧自由基或吡啶-N-氧化物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述哌啶氮氧自由基为2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物、4-氧-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-甲氧基-2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基、4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基自由基、双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯氮氧自由基、双(2,2,6,6-四甲基哌啶基)癸二酸酯氮氧自由基或四甲基哌啶氮氧自由基亚磷酸三酯；所述吡咯烷氮氧自由基为3-羧基-2,2,5,5-四甲基吡咯烷-1-氧基自由基；所述噁唑烷氮氧自由基为3-(4,4-二甲基-3-噁唑啉基氧基)-17β-羟基-5α-雄烷自由基；所述proxyl氮氧自由基为3-羧基-2,2,5,5-四甲基四氢吡咯氮氧自由基；所述吡啶-N-氧化物为氮氧自由基。
7.根据权利要求1,2,3或4所述的制备方法,其特征在于，所述反应溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷或三氯甲烷、二甲基亚砜、四氢呋喃、甲苯、N,N-二甲基甲酰胺中的任意一种。
8.根据权利要求1,2,3或4所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸、有机氮氧化物与醇的摩尔比为0.03～0.50：0.01～0.50：1。
9.根据权利要求1,2,3或4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为15～100℃。
10.根据权利要求1,2,3或4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化反应时间为5～60h。
11.根据权利要求1,2,3或4所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸浓度为65％～98％。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114671746A (zh) * 2022-03-31 2022-06-28 安徽中羰碳一工业技术有限责任公司 一种4-取代基环己酮的合成方法

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