可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法

本发明属于腈类化合物的合成，具体涉及一种可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法。

背景技术：

1、腈类化合物是指氰基与有机分子结合的产物，与很多生物活性分子、药物和农药分子都有密切关系，广泛应用于药物、材料科学、农药、医药和有机合成领域，如抑制乳腺肿瘤生长的药物anastrozole、治疗冠状动脉扩张的药物verapamil、抗炎活性和弱的中枢神经系统活性的药物cilomilast、调节血糖的药物saxagliptin等。在高分子聚合物材料中引入氰基可以改变聚合物的结构和性能，使其具有特殊的功能。在一些农药分子中引入氰基可以大大提高农药的杀虫效率从而减少农药的使用量，降低了对环境的污染程度。在药物分子中引入氰基可以改善药物分子的理化性质、溶解度、生物利用度和药代动力学性质，提高药物分子的代谢稳定性，使药物分子在体内可以较长时间的靶向，提高药理性。

2、合成腈类化合物的传统方法可以分为两大类：氢氰化反应和转移氢氰化反应。但是，反应过程中产生的剧毒氢氰酸和大量废弃物导致了该种反应的原子经济性不高。转移氢氰化反应一定程度上解决了生成毒性较高氢氰酸的问题，但是原子经济性不高没有得到较好的解决。针对采用上述传统方法中氰基参与反应具有毒性大、环境污染程度高，原子经济性不高等缺点，利用广泛存在的醇进行脱氧合成腈类化合物也得到许多研究者的关注，其中barton–mccombie脱氧氢化反应是最广为人知的醇脱氧生成烷基自由基的反应，但需要使用有毒的锡试剂；macmillan课题组实现了ir催化剂及氮杂卡宾(nhc)介导在可见光下醇和丙烯腈的加成，存在使用昂贵金属钌的问题。基于以上问题廉价无毒的过渡金属钛进入人们的视线，得益于其优异的强亲氧性和高还原电位，ukaji课题组已开发出相应的醇的脱氧方法，但需要使用特殊制备且不易保存的茂钛配合物以及金属还原剂锰粉。因此开发出一种绿色环保且经济适用的合成腈类化合物的方法是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有合成腈类化合物方法存在的缺点，提供一种反应过程绿色、反应条件温和、反应时间短、安全高效、产率高的腈类化合物的合成方法。

2、针对上述目的，本发明采用的方案是：在惰性气体保护下，将式i所示苄醇类化合物和丙烯腈加入有机溶剂中，并加入茂钛配合物、三乙胺、2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈和有机碱，在可见光照射下60～80℃反应，反应完后分离纯化，得到式ii所示腈类化合物；反应方程式如下：

3、

4、式中ar代表芳基、杂环芳基、取代芳基、取代杂环芳基中任意一种，具体如苯基、萘基、噻吩基等，或者c1～c6烷基、c1～c4烷氧基、三氟甲基、卤素中1～3种取代的前述取代基。

5、上述合成方法中，所述有机碱为2,4,6-三甲基吡啶、2,6-二甲基吡啶中任意一种；优选所述有机碱的加入量为苄醇类化合物摩尔量的1～3倍。

6、上述合成方法中，所述茂钛配合物为环戊二烯基三氯化钛、五甲基环戊二烯基三氯化钛中任意一种，优选所述茂钛配合物的加入量为苄醇类化合物摩尔量的0.6～1.5倍。

7、上述合成方法中，优选所述苄醇类化合物和丙烯腈的摩尔比为1:1.5～3。

8、上述合成方法中，优选所述三乙胺的加入量为苄醇类化合物摩尔量的5～10倍。

9、上述合成方法中，优选所述2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈的加入量为苄醇类化合物摩尔量的2％～10％。

10、上述合成方法中，优选所述有机溶剂为干燥的2-甲基四氢呋喃、干燥的四氢呋喃中任意一种。

11、上述合成方法中，优选在可见光照射下60～80℃反应10～12小时，所述可见光照射采用10w 450nm led灯。

12、本发明的有益效果如下：

13、本发明以苄醇类化合物和丙烯腈为反应底物，以茂钛配合物为钛催化剂，2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈为光催化剂，三乙胺为还原剂，在有机碱存在下利用可见光和茂钛配合物协同实现苄醇类化合物和丙烯腈反应合成腈类化合物。本发明利用可见光、光催化剂和还原剂使茂钛(iv)配合物还原为茂钛(iii)配合物，该配合物与苄醇类化合物的羰基配位后热分解形成苄基自由基，自由基与丙烯腈加成合成腈类化合物。本发明方法具有绿色、安全、易操作的优点，且反应条件温和高效，反应时间短、原子经济性高、目标产物产率较高、底物适用性广，具有广阔的应用前景。本发明方法同时也有助于进一步探究自由基的偶联过程，拓展茂钛在光催化领域中的应用。

技术特征：

1.一种可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：在惰性气体保护下，将式i所示苄醇类化合物和丙烯腈加入有机溶剂中，并加入茂钛配合物、三乙胺、2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈和有机碱，在可见光照射下60～80℃反应，反应完后分离纯化，得到式ii所示腈类化合物；

2.根据权利要求1所述的可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：所述ar代表苯基、萘基、噻吩基中任意一种，或者c1～c6烷基、c1～c4烷氧基、三氟甲基、卤素中1～3种取代的前述取代基。

3.根据权利要求1或2所述的可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：所述苄醇类化合物和丙烯腈的摩尔比为1:1.5～3。

4.根据权利要求1或2所述的可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：所述茂钛配合物的加入量为苄醇类化合物摩尔量的0.6～1.5倍。

5.根据权利要求1或2所述的可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：所述三乙胺的加入量为苄醇类化合物摩尔量的5～10倍。

6.根据权利要求1或2所述的可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：所述2,4,5,6-四(9-咔唑基)-间苯二腈的加入量为苄醇类化合物摩尔量的2％～10％。

7.根据权利要求1或2所述的可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：所述有机碱的加入量为苄醇类化合物摩尔量的1～3倍。

8.根据权利要求1或2所述的可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：所述有机溶剂为干燥的2-甲基四氢呋喃、干燥的四氢呋喃中任意一种。

9.根据权利要求1或2所述的可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：在可见光照射下60～80℃反应10～12小时。

10.根据权利要求1或2所述的可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，其特征在于：所述可见光照射采用10w 450nm led灯。

技术总结
本发明公开了一种可见光协同茂钛配合物催化苄醇类化合物脱氧合成腈类化合物的方法，以苄醇类化合物和丙烯腈为反应底物，以茂钛配合物为钛催化剂，2,4,5,6‑四(9‑咔唑基)‑间苯二腈为光催化剂，三乙胺为还原剂，在有机碱存在下利用可见光和茂钛配合物协同实现苄醇类化合物和丙烯腈反应合成腈类化合物。本发明利用可见光、光催化剂和还原剂使茂钛(IV)配合物还原为茂钛(III)配合物，该配合物与苄醇类化合物的羰基配位后热分解形成苄基自由基，该自由基与丙烯腈加成合成腈类化合物。本发明方法具有绿色、安全、易操作的优点，且反应条件温和高效，反应时间短、原子经济性高、目标产物产率较高、底物适用性广，具有广阔的应用前景。

技术研发人员：高子伟,郭慧,王秀,王振华,孙华明,马瑶
受保护的技术使用者：陕西师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5