[发明专利]一种合成羧酸氰甲基酯的方法

说明书

本发明公开了一种合成羧酸氰甲基酯的方法，即以分子式为[(^tBuNCH₂CH₂N^tBu)CH][FeBr₄]的含1,3‑二叔丁基咪唑啉阳离子的离子型铁（III）配合物为催化剂、以过氧化二叔丁基为氧化剂，通过羧酸与乙腈的氧化偶联反应来合成羧酸氰甲基酯。本发明适用的羧酸底物涉及脂肪族羧酸、芳香族羧酸和杂环羧酸。这是由铁系催化剂实现的经羧酸和乙腈的氧化偶联反应来制备羧酸氰甲基酯的第一例。

技术领域

本发明属于有机化合物的制备技术领域，具体涉及到羧酸氰甲基酯的制备方法。

背景技术

羧酸氰甲基酯存在于很多天然产物和药物分子中，在有机合成中也有广泛的运用，传统合成此类化合物的方法需要使用预先功能化的卤化物，如氯代乙腈等，此种方法不够原子经济性，而且往往需要排放出有化学污染的卤化物，因此开发合成羧酸氰甲基酯的新方法是有很强的实际应用价值的。

近年来，碳-氢键的直接酯化反应逐渐成为了合成羧酸酯的一种新方法。在这其中陆续有人报道了氧原子邻位，苄位及烯丙基位碳-氢键的直接酯化反应，而直接通过腈基邻位碳-氢键的酯化反应来合成羧酸氰甲基酯的报道尚未有见报道，新型合成羧酸氰甲基酯类化合物的方法报道也较少。现有反应是通过α-腈基乙酸脱羧实现了直接酯化，但是该方法不够原子经济性，催化剂用量也较大。因此开发相对更高效绿色合成方法，即通过羧酸与乙腈的直接酯化反应是极具创新性和应用价值的。

在过去十年内，铁系催化剂因具有廉价易得、低毒或者无毒、生物相容性好等优点而得到了快速发展，但涉及铁系催化剂催化的乙腈中碳-氢键的功能化反应目前也只有两篇报道，即通过乙腈与芳基丙烯酰胺的双功能化反应构建了一系列氧化吲哚类化合物、乙腈与1,3-二羰基化合物的氧化偶联反应。到目前还未见涉及铁系催化剂催化的乙腈碳-氢键的酯化反应的文献报道。因此，实现铁系催化剂催化的羧酸与乙腈的酯化反应来构建羧酸氰甲基酯是具有应用前景的原创性成果。

发明内容

本发明的目的是提供一种合成羧酸氰甲基酯的新方法，即以分子式为[(^tBuNCH₂CH₂N^tBu)CH][FeBr₄]的含1,3-二叔丁基咪唑啉阳离子的离子型铁（III）配合物为催化剂、以过氧化二叔丁基为氧化剂、通过羧酸与乙腈的氧化偶联反应来合成相应的羧酸氰甲基酯。催化剂是简单易得的、在空气中稳定、具有明确结构的铁(III)配合物。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是:

一种合成羧酸氰甲基酯的方法，以羧酸化合物与乙腈为原料，在催化剂与有机氧化剂存在下，反应得到羧酸氰甲基酯；

所述催化剂的化学结构式如下：

。

上述技术方案中，催化剂、羧酸化合物、有机氧化剂的摩尔比为（0.08～0.12）∶1∶（2～3）；优选为0.10∶1∶2.5

上述技术方案中，反应温度为90～130℃，时间为15～40小时；优选的反应温度为100～120℃，时间为20～30小时。

上述技术方案中，反应结束后冷却至室温，产物用柱层析提纯，比如以乙酸乙酯/石油醚体积比为1∶20的混合溶剂为展开剂，得到羧酸氰甲基酯。

上述技术方案中，羧酸化合物包括芳基羧酸化合物、取代芳基羧酸化合物、杂芳基羧酸化合物，比如苯甲酸、4-甲氧基苯甲酸、4-甲基苯甲酸、1-萘甲酸、2-噻吩甲酸、4-氯苯甲酸、4-溴苯甲酸、4-硝基苯甲酸、4-氰基苯甲酸、肉桂酸、苯乙酸、苯丙酸。

上述技术方案中，有机氧化剂为有机过氧化物，比如过氧化二叔丁基。