一種錳化合物催化氧化吡啶類化合物合成酮或醛的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于有機化學合成領域，具體設及一種儘化合物催化氧化化晚類化合物合 成酬或醒的方法。
【背景技術】
[0002] C-H鍵直接氧化成酬或醒的反應在化工和有機合成等領域應用十分廣泛。然而， 過量的催化劑和高溫高壓的反應條件限制了其在工業上的大規模應用。使用催化量的過渡 金屬催化劑，并且在溫和條件下的C-H鍵氧化反應方法報道并不多。化晚為缺雜環，其 類似物容易發生還原反應，難于發生氧化反應，因此過渡金屬催化的化晚側鏈C-H鍵一步 氧化成酬或醒的方法更是罕見報道：
[0003] Batool Akhlaghinia 等在 Journal of Molecular Catalysis A:Chemical, 357,（2012) ,67 - 72上公開了一種C-H鍵一步氧化成酬的方法。該方法是用0.3mol%的 Ce〇2(nanopa;rticles)作為催化劑，水/1, 4-二氧六環 / 冰醋酸（V: V: V = 5:1:1, 3mL)作為 溶劑，1個當量的KBr〇3作為氧化劑，在95°C下氧化2-芐基化晚，反應1個小時后，得到苯 基-2-化晚基甲酬，收率為95%。該方法盡管有較短的反應時間，催化劑用量少，但是采用 毒性較大、且原子經濟性差的邸r〇3作為氧化劑，且反應溫度高。
[0004] Bert U. W. Maes 等在 Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51，2745 - 2748 上公開了一種 C-H 鍵一步氧化成酬的方法。該方法是用IOmol %的化Clz ?他2〇作為催化劑，DMSO作為溶劑， 氧氣作為氧化劑，加入1個當量的AcOH,在100°C下氧化2-芐基化晚及其類似物，反應24 個小時后，得到苯基-2-化晚基甲酬及其類似物，收率為59-83%。該方法盡管采用氧氣作 為氧源，但是催化劑用量大，反應溫度高，而且還需要加入AcOH。
[0005] Mas址iro Miura 等在 Org. Lett. 2014, 16, 2050-2053 上公開了一種化晚側鏈 C-H 鍵一步氧化成酬的方法。該方法是用IOmol %的化(OAc) 2 ?&0作為催化劑，DMA作為溶劑， Iatm的氧氣作為氧化劑，在120°C下氧化2-芐基化晚，反應48個小時后，得到苯基-2-化 晚基甲酬，收率為89%。該方法盡管采用氧氣作為氧源，但是催化劑用量大，反應時間長，反 應溫度高。
[0006] Anthony G. M. Barrett 等在 Org. Lett.，Vol. 7, No. 21，2005, 4549-4552 上公開了 一種化晚側鏈C-H鍵一步氧化成酬的方法。該方法將IOmol %的Bi2〇3預先用0. 6個當量 的NaBH4在室溫下處理，處理后得到單質Bi作為催化劑，H 2〇作為溶劑，加入一定量化晚和 醋酸（體積比為10:1) ,20%的2-化晚甲酸，6倍當量的叔下基過氧化氨燈BH巧作為氧化 劑，在100°C下反應16個小時后，得到相應產物，該方法氧化4-乙基化晚得到4-乙酷基化 晚，收率為74%。該方法氧化4-正下基化晚得到4-下酷基化晚，收率為48%。該方法操 作復雜，催化劑用量大，反應溫度高，還需要加入酸，很難實現工業化應用。
【發明內容】
[0007] 本發明提供一種溫和條件下，儘化合物做為催化劑，直接氧化含取代基的化晚類 化合物生成酬或醒的方法。
[0008] 本發明采用的技術方案是：
[0009] 在空氣氛圍中，儘化合物作為催化劑，底物為含取代基的化晚類化合物，于溶劑 中，W過氧化物為氧化劑，于25-50°C下，反應12-4化，得到粗產品，粗產品經處理后得到酬 或醒。 陽〇1〇] 所述的儘化合物為雙（立氣甲橫酸）儘（Mn(OTf)Z)、四水醋酸儘 (Mn(CHsCOO)Z. 4&0)、醋酸儘（Mn (CHsCOO)Z)、氯化儘（MnClz)或硝酸儘（Mn (N03) 2)中的一種 或兩種W上。
[0011] 含取代基的化晚類化合物的結構式為I和II，
[0012] 陽〇1引其中，取代基Ri, Rz, Rs, Rs, Re分別為
H，因素，燒控，-OH，-NH 2,烷氧基，取代的胺基， 醋基，乙酷基，甲酯基，苯甲酯基，氯基，硝基，芐基中一種或兩種W上，n = 1~5整數。
[0014] 含取代基的化晚類化合物優選為2, 3-環戊締并化晚、5, 6, 7, 8-四氨哇嘟、2, 3-環 庚締并化晚、4-甲氧基-6, 7-二氨-5H-環戊基比]化晚、4-乙氧基-6, 7-二氨-5H-環戊 基比]化晚、4-丙氧基-6, 7-二氨-5H-環戊基比]化晚、4-下氧基-6, 7-二氨-5H-環戊 基比]化晚、4-甲氧基-6, 7-二氨-5H-環己基比]化晚、4-乙氧基-6, 7-二氨-5H-環己 基比]化晚、4-丙氧基-6, 7-二氨-5H-環己基比]化晚、4-下氧基-6, 7-二氨-5H-環己 基比]化晚、2-芐基化晚、2-(4-氯芐基）化晚、4-芐基化晚、4-(4-氯芐基）化晚、4-(4-硝 基芐基）化晚、2-化4-二硝基芐基）化晚、2-乙基化晚、3-乙基化晚或4-乙基化晚中的一 種或兩種W上。
[0015] 催化劑用量與底物的摩爾比為0. 2~2:100,底物和溶劑質量比為1:100-200,氧 化劑用量為底物的2-7倍。
[0016] 所述的過氧化物為過氧化氨、過氧乙酸、間氯過氧苯甲酸、叔下基過氧化氨中的一 種或兩種W上。
[0017] 使用時，于反應體系中，加入的過氧化氨、過氧乙酸、叔下基過氧化氨為常規濃度 的水溶液，優選為50 %過氧化氨水溶液、30 %過氧乙酸水溶液、65 %叔下基過氧化氨水溶液 中的一種或兩種W上。
[0018] 所述的溶劑為水、叔下醇、乙臘、乙酸乙醋、二氯甲燒中的一種或兩種W上，優選為 水或叔下醇。
[0019] 反應完成得到粗產品，用乙酸乙醋對粗產品進行萃取，收集乙酸乙醋層，用無水硫 酸鋼干燥，過濾，蒸出乙酸乙醋，最后W體積比為5:1的石油酸和乙酸乙醋作為洗脫劑，過 快速硅膠柱分離得到目標酬或醒產物。
[0020] 由于上述方案運用，本發明與現有的技術相比具有下列優點：
[0021] 1.本發明所采用的未見文獻報道的儘催化體系，反應條件溫和，操作簡單：反應 在室溫或者50°C下，空氣條件下進行；反應完后用乙酸乙醋對反應液進行簡單的萃取，收 集乙酸乙醋層，用無水硫酸鋼干燥，過濾，蒸出乙酸乙醋，最后W體積比為5:1的石油酸/乙 酸乙醋作為洗脫劑，過快速硅膠柱分離得到目標產物。
[0022] 2.本發明催化體系儘催化劑的用量可W低至底物量的千分之五，從而降低了反應 成本，具有潛在的應有價值。
[0023] 3.本發明催化體系不需要另外加入酸堿或其他的物質，最后產生的無機或無機廢 物少，所W對環境友好。
[0024] 4.本發明催化體系優先選用水或叔下醇作為溶劑，綠色環保。
[00巧]5.本發明催化體系優先選用叔下基過氧化氨作為氧化劑，綠色環保。
【具體實施方式】
[00%] 下面結合實施例詳述本發明，但本發明范圍并不限于下述的實施例。
[0027] 實施例1 6, 7-二氨-5H-環戊燒比]化晚基-5-酬的合成
[0028] 將 0.883mgMn(0Tf)2(0.5mol%)，60mg2,3-環戊締并化晚，0.35g65%的TBHP 水溶液，2. 5ml水，依次加入到25mL的圓底燒瓶中，在空氣中室溫條件下反應2地，反應液用 3X5mL乙酸乙醋萃取，收集乙酸乙醋層，用無水硫酸鋼干燥，過濾，蒸去乙酸乙醋，W體積 比為5:1的石油酸和乙酸乙醋作為洗脫劑，過快速硅膠柱分離得到產物6, 7-二氨-5H-環 戊燒比]化晚基-5-酬60.5mg，淺黃色固體，收率91%。烙點62-63°C。電NMR(400MHz， CDCI3) 5 卵m :8. 85 - 8. 79 (m, 1H)，8. 03 (d, J = 7. 7Hz, 1H)，7. 36 - 7. 31 (m, 1H)，3. 29 (dd, J =8. 0,4. 0Hz，2H)，2. 83 - 2. 76(m，2H) ;口C NMR(101MHz，CDCl3) 5 卵m:204. 88(s)，174. 36(s )，155. 72 (S)，131. 91 (S)，130. 33 (S)，122. 47 (S)，35. 78 (S)，28. 73 (S).
[0029] 實施例2 5, 6, 7, 8-四氨哇嘟-5-酬的合成
[0030] 將 0. 883mg Mn(0Tf)2(0. 5mol % )，67mg 5, 6, 7, 8-四氨哇嘟，0. 35g 65 % 的 TBHP水溶液，2. 5ml水，依次加入到25mL的圓底燒瓶中，在空氣中室溫條件下反應2地， 反應液用3X5血乙酸乙醋萃取，收集乙酸乙醋層，用無水硫酸鋼干燥，過濾，蒸去乙酸 乙醋，W體積比為5:1的石油酸和乙酸乙醋作為洗脫劑，過快速硅膠柱分離得到產物 5, 6, 7, 8-四氨哇嘟-5-酬 56. 6mg，淺黃色液體，收率 77%。古 NMR(400MHz，CDCls) 5 卵m : 8. 61 (dd, J = 4. 8, 1. 8Hz, 1H)，8. 21 (dd, J = 7. 9, 1. 8Hz, 1H)，7. 24 - 7. 20 (m, 1H)，3. 10 扣 J = 6.2Hz，2H)，2.66 - 2.60(m，2H)，2.20 - 2.09(m，2H);nCMffi(101MHz，CDCl3)5wm: 196. 91 (S)，162. 68 (S)，152. 49 (S)，134. 02 (S)，127. 18 (S)，121. 24 (S)，37. 55 (S)，31. 54 (S) ,20. 85 (S).
[0031] 實施例3 2-苯甲酯化晚的合成
[0032] 將 0. 883mg Mn (OTf)2 化 5mol % )，85mg 2-芐基化晚，0. 35g 65 % 的 TBHP 水 溶液，2.5ml叔下醇，依次加入到25mL的圓底燒瓶中，在空氣中50 °C下反應4她，蒸去 叔下醇，得到產物2-苯甲酯化晚80mg，無色液體，收率87. 4%。電NMR(400MHz，CDCU 5 卵m :8. 60 (d, J = 4. 7Hz, 1田，8. Ol - 7. 93 (m, 2H)，7. 91 (d, J = 7.細Z, 1田，7. 76 (d, J =1.6Hz，lH)，7. 47(s，lH)，7. 3^d，J = 7. 9Hz，2H)，7. ：M(s，lH) ;1化 NMR(101MHz，CDCl3) 5 ppm : 193. 84 (S), 155. 16 (S), 148. 56 (S), 137. 03 (S), 136. 32 (S), 132. 90 (S), 130. 99 (S), I 28. 15 (S)，126. 13 (S)，124. 60 (S).
[0033] 實施例4 (4-氯苯基）（2-化晚基）甲酬的合成
[0034]將 0. 883mg Mn(0Tf)2(0. 5mol % )，102mg 2-(4-氯芐基）化晚，0. 35g 65 % 的 TBHP水溶液，2. 5ml叔下醇，依次加入到25mL的圓底燒瓶中，在空氣中50°C條件下反應 4她，蒸去叔下醇，得到產物（4-氯苯基）（2-化晚基）甲酬93. 3mg，白色固體，收率86%。 iHNMR(400MHz，CDCl3)5wm:8.70(d，J = 4.4Hz，lH)，8.11-8.03(m，3H)，7.89(td，J = 7. 7