[发明专利]一种可见光催化的饱和碳氢键直接氧化方法

说明书

本发明提供了一种有机化合物中饱和碳氢键的直接氧化方法，其特征在于，包括：在可见光照射的条件下，使有机化合物与氧化试剂在铈复合物的存在下进行反应，使有机化合物的饱和碳氢键氧化得到氧化产物。本发明反应仅需在室温下进行，催化效率高，仅依靠可见光来提供活化反应所需的能量，是一种更加温和、绿色的活化模式；同时所用的催化剂成本低廉，所用氧化试剂性质更加稳定，在工业上利用成本低，催化体系实用性强；同时能避免重过渡金属，过氧化物等对环境的污染。

技术领域

本发明是有机合成领域，特别涉及一种可见光催化的，利用铈复合物高效氧化有机化合物中的饱和碳氢键的方法。

背景技术

有机化合物中的碳氢键直接氧化反应一直是催化领域中的研究热点。该合成策略能够将广泛存在的碳氢键直接构建成预期的官能团(羟基，羰基，胺基等)，在合成高附加值的药物分子或其中间体中，能够使用廉价的起始原料，显著缩短合成路线，在工业上有着广泛的应用前景。由于这类碳氢键的键能较高，使得其活性较低，现有的方法通常需要贵重过渡金属催化，并使用性质不太稳定的过氧化物，也通常需要较高温度和压力。如何能在温和、绿色的条件下，仅使用廉价的催化剂和试剂，高效氧化碳氢键是化学合成领域一直追逐的目标。可见光催化是利用可见光的能量来活化光催化剂，进而促进有机反应的一种催化模式。与传统催化模式相比，可见光催化仅利用清洁的光能，催化剂的用量低，反应条件温和，有望发展出更高效，对环境更加友好的合成方法。如何利用可见光催化来实现高效的饱和碳氢键氧化反应，同时发展出更加经济环保的光催化剂，以期实现工业化应用是一个极大的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够在温和的条件下，采用廉价易得的催化剂和试剂，在可见光照射下实现有机化合物中饱和碳氢键的高效氧化，高产率的得到氧化产物，同时减少废弃物排放的方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种可见光催化的饱和碳氢键直接氧化方法，其特征在于，包括：在可见光照射的条件下，使有机化合物与氧化试剂在铈的配合物及添加剂的作用下进行反应，使有机化合物中的饱和碳氢键氧化得到氧化产物。

优选地，所述的有机化合物为链烷烃、环烷烃、芳香烃或含有饱和碳氢键的其它化合物。

优选地，所述的氧化试剂为氧气，卤代试剂或偶氮类试剂。

更优选地，所述的卤代试剂为N-氯代丁二酰亚胺，N-溴代丁二酰亚胺，对甲苯磺酰氯，甲磺酰氯，N-氟吡啶，N-氟二苯磺酰亚胺，1-氯甲基-4-氟-1，4-重氮化二环2.2.2辛烷双(四氟硼酸)盐和单质碘中的至少一种。

更优选地，所述的偶氮类试剂为偶氮二碳酸酯，偶氮苯，偶氮甲酰胺和偶氮二异丁腈中的至少一种。

优选地，所述的铈的配合物的金属阳离子为Ce⁴⁺，Ce³⁺中的任一种，优选四氯化铈水合物，四氯化铈，三氯化铈水合物，三氯化铈，硝酸铈水合物，三氟甲磺酸铈，四氟甲磺酸铈，硫酸铈，醋酸铈，草酸铈和四异丙醇铈中的至少一种。

优选地，所述的添加剂的阴离子为Cl^-，Br^-中的任一种，优选四丁基氯化铵，四乙基氯化铵，四丁基溴化铵，四乙基溴化铵，四丁基氯化磷，四丁基溴化磷，氯化钠，氯化钾，氯化铯，溴化钠，溴化钾和溴化铯中的至少一种。

优选地，所述的有机化合物与铈的配合物的摩尔比为1∶0.0000001-0.2。

优选地，所述的铈的配合物与添加剂的摩尔比为1∶0.2-1∶10。

优选地，所述的反应条件为室温-80℃。

优选地，所述的可见光为波长为300-800nm的光。

所述的铈复合物的作用是在可见光照射下活化烷烃的碳氢键产生高活性的烷基自由基，进而和氧化试剂反应得到氧化产物。所述的添加剂的作用是提高铈复合物的催化效率。