[发明专利]使用铱金属催化剂配合物氧化烃类的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2011年9月13日的美国临时专利申请61/533,839的权益，其全部公开内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

发明领域

本发明涉及一种制备有机醇、醛和酮的方法，包括使用特定铱配合物作为催化剂选择性地氧化烷烃和芳香族化合物。更具体地说，该氧化过程涉及使用一种铱金属催化剂配合物，其中铱与包含苯并咪唑基的配体的氮原子配合。

相关技术的描述

鉴于对于化学工业的实用和环境利益，使用活性氧如分子氧或空气者的）氧化饱和烃类（例如烷烃，特别是环烷烃）以产生相应醇、酮和/或酸反应产物，已经成为多年活跃研究的领域。

现有文献中有许多通过各种途径将烃类氧化成相应的醛和酮的报道。其中一个参考文献是美国专利5,958,821Bl，它公开了在氧化催化剂存在下用氧气氧化各种烃类化合物，如环烷烃、芳香族烃类等，所述催化剂包括酰亚胺化合物如N-羟基邻苯二甲酰亚胺和金属化合物助催化剂如钴或锰的乙酰基丙酮酸盐。'821参考文献的专利权人罗列了几乎每一类已知的烃类和周期表中几乎每一种金属。

其它关于烷烃类氧化的参考文献，包括Shun-Ichi Murahashi等人的Chem.Soc,Chem.Commun.,(1993)139-140，该文中作者呈现了在醛存在下使用铜化合物催化剂以氧气氧化烷烃和烯烃的结果。他们的结果显示直链烷烃如正癸烷的转化率极低。在Catalysis Letters8(1991),45-52中相同的作者展示了异丁烷可在铁卤卟啉化合物的存在下与氧反应，主要产生叔丁醇。

Shun-Ichi Murahashi等人在Tetrahedron Letters,vol.34(8),(1993)1299-1302中已经报道钌催化的烷烃和烷基过氧化氢的氧化反应。具体地，他们使正庚烷和正癸烷反应以提供酮和醇。G.P.Khirnova等人在Petrol.Chem.U.S.R.R.vol.21(1),49-52(1981)中报道了使用包含钴和钼的硼化物或钼的碳化物的异质催化剂的异丁烷液相氧化。该反应的主要产物是叔丁基氢过氧化物、叔丁醇和丙酮。美国专利申请5,395,980Bl中也显示在叔丁醇和二（叔丁基）过氧化物的存在下，异丁烷可在提高的温度下（大约140℃）与氧反应转变成叔丁基氢过氧化物。

也有使用N-羟基邻苯二甲酰亚胺（NHPI）作为催化剂连同金属化合物助催化剂以氧气氧化烷烃的报道。例如，Y.Ishii等人在Catalysis Surveys from Japan3(1999)27-35中报道了包括异丁烷在内的各种烷烃的氧化。所述异丁烷生成叔丁醇、丙酮和叔丁基氢过氧化物。进行试验的其它烷烃都是支链烷烃。没有示出使用NHPI作为催化剂催化正丁烷的氧化的结果。Ishii等人在Org.Chem.(1996)61,4520-4526中展示了使用NHPI和Co(acac)_n氧化各种环烷烃的结果。还显示了氧化正辛烷得到辛醇和辛酮的结果。

本领域的研究正继续。改进的方法和用于这些方法的更加有效的催化剂将给所述产业带来极大利益。

发明内容

提供一种使用含氧气体有效并高效氧化含烷基分子和芳香族化合物的方法。铱金属催化剂被用作催化剂。该催化剂配合物中铱与含苯并咪唑基的配体的氮原子配合。该方法直接由含烷基分子和/或芳香族分子产生醇、酮和醛或它们的混合物。

附图说明

附图显示一个2,2'-（2-溴-1,3-亚苯基）双（1-丙基苯并咪唑-2-基）的实施方案。

具体实施方式

本发明涉及一种制备有机醇、醛和酮的方法，包括选择性地氧化烷烃和芳香族化合物，其用作催化剂特定铱配合物。该铱催化剂配合物包括与包含苯并咪唑基的配体的氮原子配合的铱。使用该Ir催化剂是有效的并提供良好的选择性。

烷烃起始原料可包括从大约1-20个碳原子的直链和支链化合物。在一个实施方案中，所述烷烃有1-10个碳原子，更优选1-8个碳原子，如甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、正己烷、2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、庚烷、2-甲基庚烷、3-甲基庚烷等。