[发明专利]N-羟基-3,4,5,6-四(咔唑-9-基)邻苯二甲酰亚胺及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种N‑羟基‑3,4,5,6‑四(咔唑‑9‑基)邻苯二甲酰亚胺及其制备方法和应用，所述N‑羟基‑3,4,5,6‑四(咔唑‑9‑基)邻苯二甲酰亚胺具有式1所示化学结构：本发明以3,4,5,6‑四氟邻苯二腈为起始原料，经过五步反应即可制得N‑羟基‑3,4,5,6‑四(咔唑‑9‑基)邻苯二甲酰亚胺，所制得的N‑羟基‑3,4,5,6‑四(咔唑‑9‑基)邻苯二甲酰亚胺在400～500nm的可见光区域具有显著吸收，可作为光催化剂用于烯烃的氧化反应。

技术领域

本发明是涉及N-羟基-3,4,5,6-四(咔唑-9-基)邻苯二甲酰亚胺及其制备方法和应用，属于有机合成技术领域。

背景技术

有机化合物N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)，是一种由邻苯二甲酸酐与羟胺反应制备的廉价、无毒的催化剂(Karakurt,A.；Dalkara,S.；Ozalp,M.；Ozbey,S.；Kendi,E.；Stables,J.P.Eur.J.Med.Chem.2001,36,421)。NHPI在自由基引发剂作用下或者在氧化条件下可产生邻苯二甲酸亚胺-N-氧自由基(PINO)，后者可以攫取有机分子中氢原子再生NHPI。因此，通过NHPI/PINO循环，可有效活化有机分子中的惰性碳氢键，从而实现一系列化学转化(Ishii,Y.；Sakaguchi,S.；Iwahama,T.Adv.Synth.Catal.2001,343,393和Sheldon,R.A.；Arends,I.W.C.E.Adv.Synth.Catal.2004,346,1051)。

1977年Grochowski课题组首次发现并报道了NHPI参与的自由基反应。他们发现，醚类化合物与偶氮二甲酸二乙酯可以在NHPI的作用下发生加成反应；在NHPI的催化下2-丙醇可顺利地被m-CPBA氧化成丙酮(Grochowski,E.；Boleslawska,T.；Jurczak,J.Synthesis1977,718)。此后，Ishii课题组报道了在NHPI的催化下，烷烃和醇能够可被氧气高效地氧化成相应的酮或羧酸(Ishii,Y.；Nakayama,K.；Takeno,M.；Sakaguchi,S.；Iwahama,T.；Nishiyama,Y.J.Org.Chem.1995,60,3934)。Daicela等人利用这一策略，成功发展出对二甲苯合成对苯二甲酸的新工艺，新工艺不产生氮氧化物，对环境友好，对设备无腐蚀性(John,D.Focus on Catalysts,2004,Issue 1,January 2004,p 7)。NHPI还可以有效催化硅烷的电化学氧化，制备相应的硅醇(Liang,H.；Wang,L.J.；Ji,Y.X.；Wang,H.；Zhang,B.Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,2.)。

NHPI还可以与过渡金属共同催化重要有机反应。例如，2003年Ishii课题组报道，在NHPI和醋酸钴的协同催化下，以氧气为氧化剂，硅烷和缺电子烯烃反应可同时将硅基和羟基引入烯烃分子，从而成功实现了烯烃的硅羟基化(Tayama,O.；Iwahama,T.；Sakaguchi,S.；Ishii,Y.Eur.J.Org.Chem.2003,2286)；类似条件下，芳基甲烷可在温和条件被高效氧化成芳香醛，且可避免醛进一步氧化成酸(Gaster,E.；Kozuch,S.；Pappo,D.Angew.Chem.Int.Ed.2017,56,5912)。此外，NHPI还可以与钯催化剂共同催化芳基甲烷转化成芳基腈(Shu,Z.B.；Ye,Y.X.；Deng,Y.F.；Zhang,Y.；Wang,J.B.Angew.Chem.Int.Ed.2013,52,10573)。