铁催化选择性由醛制备甲酯

技术领域

本发明总体上涉及有机化学领域。本发明特别涉及使用新型铁基催化剂由醛制备甲酯。

背景技术

酯是化学中最重要和丰富的官能团之一，并且它们广泛地应用于食品、药物、香料以及精细和散装化学工业中。存在一些经典的方法，例如与羧酸衍生物的反应、羰基化和Tischenko反应，它们可用于制备酯化合物。在外部氧化剂存在下醛与醇的偶联和两种醇的偶联也可形成酯。另一种方法是两种醇或醛与醇的脱氢偶联，释放H

已经报道了醇的无受体脱氢自偶联(acceptorless dehydrogenative homo-coupling)，然而仍然需要允许醛与甲醇的化学选择性脱氢交叉偶联以高产率(yield)和适度选择性得到相应甲酯的催化方法。

本发明解决这种需要以及其它需要，这将从下面的描述和所附权利要求中变得显而易见。

发明内容

本发明在所附权利要求中阐述。

在一个实施例中，本发明是一种用于制备酯的方法，包括：

a)将具有式R

b)在铁催化剂存在下加热第一混合物，以形成具有式R

其中R

在另一个实施例中，催化剂具有结构(1)：

已经令人惊奇地发现，铁催化剂在温和条件(＜100℃)下通过2-乙基己烯醛(2-EHenal)和MeOH之间的反应来介导2-乙基己酸甲酯的选择性形成。我们还证明当使用2-HEH作为原料时，产生等摩尔的2-EHMe和2-EH醇的混合物。

具体实施方式

如本文所用，以下术语具有如下所述的含义：

术语“M2EH”是指2-乙基己酸甲酯(methyl-2-ethylhexanoate)。

术语“TEG”是指三甘醇(triethylene glycol)。

术语“TEG-2EH”是指三甘醇2-乙基己酸酯(triethylene glycol2-ethylhexanoate)。

术语“2-HEH”是指2-乙基己醛(2-ethylhexaldehyde)。

术语“MeOH”是指甲醇。

术语“2-EHMe”是指2-乙基己酸甲酯(methyl 2-ethylhexanoate)。

术语“2EH”是指2-乙基己醇(2-ethylhexyl alcohol)。

术语“2EH2EH”是指(2-乙基己基)2-乙基己酸酯((2-ethylhexyl)2-ethylhexanoate)。

如本文所用，不定冠词“一”和“一个”是指一个或多个，除非上下文另外明确地暗示。类似地，名词的单数形式包括其复数形式，反之亦然，除非上下文清楚地另外暗示。

尽管已经做出了精确的尝试，但是本文所述的数值和范围应当被认为是近似值(即使当不被术语“约”限定时)。这些值和范围可以根据本发明寻求获得的所需性能以及由测量技术中发现的标准偏差产生的变化而不同于它们的规定数值。此外，本文所述的范围旨在并且具体地预期包括所述范围内的所有子范围和值。例如，0至100的范围旨在描述和包括该范围内的所有值，包括子范围，例如0.1-99.9、60至90和70至80。

我们检测了用2-乙基己醛(2-HEH)和甲醇(MeOH)的反应(表1)。在没有催化剂的情况下，使2-乙基己醛与过量MeOH(5当量)反应，在90℃下在MeOH中将醛转化成二甲基缩醛。在无催化剂条件下，没有观察到酯形成。接着，筛选几种均相催化剂以促进形成相应的甲酯(2-乙基己酸甲酯)。这些结果总结于表1中。在这些反应中，简单的金属前体络合物，例如[Cp*RhCl

表1:2EH-MeOH偶联反应的催化剂筛选研究

本发明可以通过其优选实施例的以下实施例进一步举例说明，但是应当理解，除非另外具体指出，这些实施例仅仅是为了举例说明的目的而包括的，并且不旨在限制本发明的范围。

通用实验资料

除非另有说明，所有有机金属化合物都在氮气氛下使用标准Schlenk和手套箱技术处理。无水甲醇(99.7％等级)、甲苯、对二甲苯、Aromatic 200和均三甲苯(98％)购自商业来源，并与

合成铁催化剂(1)，方案3。

在氮气氛下，在装有冷凝器和搅拌棒的500mL施兰克瓶(Schlenk flask)中加入十二羰基铁、四苯基环戊二烯酮和200mL无水甲苯。将所得混合物加热至80℃ 20小时，冷却至室温，使混合物通过硅胶柱，以洗脱所需催化剂，为橙黄色液体。蒸发溶剂得到产物，分离产率为86％。

由2-乙基己醛合成2-乙基己酸甲酯。

在氮气氛下，向装有磁力搅拌棒和特氟龙塞(Teflon plug)的烘箱干燥的25mL施兰克管中加入铁催化剂(1mol％)、2-乙基己醛(2-HEH)(1.6mL，10mmol)和无水甲醇(2mL)。使用油浴在90℃加热所得混合物3小时。然后使容器逐渐达到室温，并通过打开在罩子内的特氟龙塞小心除去挥发物(H

由2-EHenal合成2-乙基己酸甲酯。

在氮气氛下，向装有磁力搅拌棒和特氟龙塞的烘箱干燥的100mL施兰克管中加入铁催化剂(1mol％)、2-乙基-2-己烯醛(2EHenal)(1.57mL，10mmol)和无水甲醇(2mL)。使用油浴在90℃加热所得混合物3小时。然后使容器逐渐达到室温，并通过打开在罩子内的特氟龙塞小心除去挥发物(H

由苯甲醛合成苯甲酸甲酯。

在氮气氛下，向装有磁力搅拌棒和特氟龙塞(Teflon plug)的烘箱干燥的100mL施兰克管中加入铁催化剂(1.0mol％)、苯甲醛(1.35g，10mmol，99％纯度)和无水甲醇(2mL)。使用油浴在90℃加热所得混合物3小时。然后使容器逐渐达到室温，并通过打开在罩子内的特氟龙塞小心除去挥发物(H

总之，我们已经证明Shvo催化剂催化脂族或芳族醛与MeOH之间的脱氢偶联，以高产率得到相应的甲酯。该反应对甲酯的形成具有高度选择性(高达＜99.9％)，并且在温和条件(＜100℃，2-8小时)下操作。在几次催化运行后，催化剂的催化活性和结构保持不变。下面所示的铁催化剂(1)对由相应的醛经由与MeOH偶联形成甲酯表现出优异的反应性和选择性。当在90℃下，在1mol％的(μ

表2:由醛铁催化合成甲酯。

我们已经证明，铁催化剂(1)催化脂族或芳族醛与MeOH的脱氢偶联，以中到高的产率得到相应的甲酯。当使用含有内部C＝C键的底物并且反应在温和条件(＜100℃，2-8小时)下操作时，反应对于甲酯的形成是化学选择性的。实验表明，催化剂(1)的催化活性和结构在两次催化运行后保持不变。

值得注意的是，2-EHenal和MeOH之间的偶联反应以89.2％的产率产生饱和的2-乙基己酸甲酯(表2，条目2)。剩余的材料是未反应的2EHenal、2EH2EH、不饱和酯和2-EH。该结果表明在铁催化剂存在下，在第一个2EHenal-甲醇偶联步骤中产生的H

在说明书中，已经公开了本发明的某些实施例，并且尽管采用了特定术语，但是它们仅以一般性和描述性意义使用，而不是为了限制的目的，本发明的范围在所附权利要求中阐述。