[发明专利]一种催化合成甲叉丙二腈环氧化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化工领域，特别涉及一种催化合成甲叉丙二腈环氧化物的方法。

背景技术

环氧化合物是一类用途极广的有机合成中间体，形成环氧化物的最重要的途径就是烯烃的环氧化反应，环氧化反应无论是在有机合成中还是在化学工业中都占有重要的地位，对环氧化反应的研究一直是有机化学的一个重要课题。

绿色化学的兴起使得以双氧水为氧源的环氧化反应引人注目，从而成为近年来一个新的研究热点。双氧水特别是低浓度的双氧水是环保型的清洁氧化剂，在催化剂的激活下可以实现烯烃的环氧化反应。双氧水作为环氧化试剂的突出好处是，价廉易得，活性氧含量高，反应后的副产物仅仅是水，环保性好。我们利用廉价无毒的碳酸钠作碱、低浓度的双氧水作氧源在常温下来实现甲叉丙二腈的环氧化反应。该方法是一种高效的、后处理方便、环境友好的化学过程，在合成这一类化合物上具有重要的实际应用价值。用双氧水来制备烯烃环氧化物的合成方法已经接近成熟，然而人们对甲叉丙二腈环氧化物的合成方法研究不多。

甲叉丙二腈环氧化物是一类合成各种杂环化合物的中间体[Ammadi，F.；Boukhris，S.；Souizi，A.；Coudert，G.Tetrahedron Lett.1999，40，6517.]。对甲叉丙二腈的环氧化反应的合成报道主要有如下几例。[Foucaud，A.；Bakouetila，M.Synthesis 1987，854-856.]公开了苄叉丙二腈以次氯酸钠为氧化剂，乙腈为溶剂，以三氧化二铝为载体的方法，后处理也比较麻烦。但是我们严格按照该反应条件重复了该实验，副产物很多。[Fraile，J.M；García，J.I.；Mayoral，J.A.；Sebti，S.and Tahir，R.Green Chemistry，2001，3(6)，271-274.]报道了几例苄叉丙二腈环氧化物的合成方法，其反应条件为以双氧水为氧化剂，有毒甲醇为溶剂，以磷酸钠/硝酸钠为催化剂，室温条件下反应了24小时才得到比较高的产率，该反应时间较长。[Volmajer，J.；Toplak，R.；Bittner，S.and Marechal，A.M.Le ARKIVOC 2003，14，49-61.]报道了一些多取代苄叉丙二腈的合成方法，其反应条件为苄叉丙二腈在以次氯酸钠为氧化剂，通过加入硫酸调节PH值大小和控制次氯酸钠用量的方法可以得到苄叉丙二腈的环氧化物，其不足之处是，芳环上取代基时，所需的反应酸碱性不同，需加入硫酸调节PH值，操作麻烦。[Motokura，K.；Fujita，N.；Mori，K.；Mizugaki，T.；Ebitani，K.and Kaneda，K.J.Am.Chem.Soc.，2005，127(27)，9674-9675.]报道芳香醛和丙二腈在钛交换蒙脱土/水滑石催化条件下，以双氧水为氧化剂合成了甲叉丙二腈环氧化物，其不足之处是该催化剂制备很麻烦，且使用了过渡金属不环保。和以上这些文献中的报道方法相比较，本发明专利反应条件较为温和，反应的酸碱度无须控制，所用的氧化剂环保，所用的催化剂便宜易得、环保，对反应的底物无特殊要求，适用范围广。

发明内容

本发明为克服现有技术中操作复杂，催化剂复杂的不足提供一种简便、高效催化合成不同取代甲叉丙二腈环氧化物的方法。

本发明的技术方案如下：以不同取代的甲叉丙二腈和双氧水为原料，在催化剂的作用下合成的甲叉丙二腈环氧化物。

其中所述的取代甲叉丙二腈原料为下式(I)、(II)、(III)、(IV)所示的化合物，

或或或

其中式(I)中R＝4-NO₂、R＝3-NO₂、R＝2，4-Cl₂、R＝4-Cl、R＝H、R＝CH₃或者R＝OCH₃。

化学反应式如下：

反应式1

反应式2

反应式3

其中所述催化剂为为碳酸盐，如碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾或碳酸氢钾。

其中所述溶剂为丙酮，溶剂的用量为1mL/mmol甲叉丙二腈。

其中所述双氧水是浓度为为30％双氧水。

所述反应条件为：在0-60℃搅拌条件下，反应时间1-3小时，原料摩尔配比为取代甲叉丙二腈∶30％双氧水1∶1-3，催化剂用量为取代甲叉丙二腈摩尔数的1-25％。