[发明专利]二级醇高选择性催化脱氢偶联制备β-取代酮/醇的方法

说明书

本发明属于醇脱氢偶联反应技术领域，具体为二级醇高选择性催化脱氢偶联制备β‑取代酮/醇的方法。本发明以两种不同的二级醇为原料，以叔丁醇盐或氢氧化物等强碱为碱，以氮杂环卡宾金属化合物为催化剂，以三级醇或苯的类似物为溶剂，在80至200℃下反应2至36小时，得到β‑取代酮产物；在同一催化体系下，在反应混合物中加入异丙醇等氢源，在30至150℃下密闭反应0.2至24小时，即得到对应的β‑取代醇产物。与现有技术相比，本发明的起始原料廉价易得，利用氮杂环卡宾金属化合物为催化剂避免使用有毒且稳定性较差的含膦配体，可高效、高选择性的合成β‑取代酮/醇，操作简便，可得到高纯度的不同β‑取代酮/醇产物，适合工业放大和应用。

技术领域

本发明属于醇脱氢偶联反应技术领域，具体涉及一种二级醇高选择性催化脱氢偶联制备β-取代酮/醇的方法。

背景技术

醇和酮是自然界中普遍且广泛存在的有机化合物，不仅可用于构建天然产物、高分子聚合物、生物药物分子等，还可在工业中广泛用作反应溶剂。然而，β-取代酮/醇在传统的合成方法中通常需要在低温下进行，使用有毒的烷基卤化物以及具有一定危险性的强碱如丁基锂、二异丙基锂等，并且会生成当量的金属卤化物废料。该传统方法环境不友好，同时反应存在较多副反应，难以控制选择性，故而原子经济性差。因此亟待发展一种绿色、高效合成β-取代酮/醇的方法。利用自然界生物质中广泛存在的醇类化合物为原料通过催化转化得到β-取代酮/醇是一种高效绿色的合成方法，该转化通常只有清洁能源氢气和水作为副产物产生，反应原子经济性高，符合绿色可持续发展的理念。同时，通过对反应条件的调控和催化剂的设计、修饰，反应的选择性易于控制，能够避免副反应的发生。

对于这一高值化反应，在2019年和2021年，Gunanathan和Das课题组分别使用不同的钳形钌化合物，以良好至优异的收率完成了两分子不同二级醇的交叉偶联反应，但其催化体系均只局限于到β-取代酮的转化，无法完成到β-取代醇的反应。目前，尚无使用单一催化体系完成了两分子二级醇到β-取代醇的交叉偶联反应的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效的二级醇高选择性催化脱氢偶联制备β-取代酮/醇的方法。

本发明首先提供用于二级醇催化转化制备β-取代酮/醇的氮杂环卡宾金属化合物，作为催化剂。

本发明提供二级醇选择性催化转化制备β-取代酮/醇的方法，以芳基二级醇和烷基二级醇作为原料，以(原位生成的)氮杂环卡宾金属化合物为催化剂，以-叔丁醇类碱或氢氧化物作为碱，以三级醇或苯的类似物作为溶剂，在温度80～200℃下密闭反应2～36小时，得到β-取代酮产物；反应结束后，在同一催化体系下，在反应混合物中加入氢源(如异丙醇等)，在30～150℃下密闭反应0.2～24小时，即可得到对应的β-取代醇产物。其反应式为：

其中，Ar选自：邻间对位取代的或未取代的C₆-C₁₈芳基、邻间对位取代的或未取代的C₄-C₁₆杂芳基，R和R’分别选自相同或不同的：邻间对位取代的或未取代的C₆-C₁₈芳基、邻间对位取代的或未取代的C₄-C₁₆杂芳基、C₁-C₁₂直链烷基、N取代或未取代的胺基，或R和R’共同构成C₄-C₁₂的取代或未取代的环烷基、C₄-C₁₂的取代或未取代的杂环烷基；