一种选择性催化分子氧氧化水杨醇制备水杨醛的方法

专利名称：一种选择性催化分子氧氧化水杨醇制备水杨醛的方法
技术领域：
本发明涉及水杨醛的制备方法，尤其涉及一种选择性催化分子氧氧化水杨醇制备水杨醛方法。
背景技术：
水杨醛(Salicylaldehyde)，又名为邻羟基苯甲醛，是一种用途较广的精细化工产品，广泛用于农药、医药、整合剂的生产；低浓度的水杨醛具有很强的抑制细菌活性的能力，可用于防腐剂；在塑料树脂行业可作为稳定剂；在香料行业中用于合成香豆素而被广泛应用于肥皂、洗涤剂、调合香料、糖果和烟草工业中；水杨醛可与多种金属形成螯合剂，在电镀工业水杨醛作为一种增亮剂和均化剂；在石油工业中，水杨醛的许多加成物可提高燃料油、汽油和石油的高温稳定性。水杨醛与硝酸反应制得的3-硝基水杨醛、5-硝基水杨醛、3、 5- 二硝基水杨醛等硝基水杨醛类都是染料的中间体；水杨醛及其衍生物是吲哚啉、苯并吡喃类有机感光材料的原料，并可合成耐久的毛发整理剂。天然的水杨醛主要存在于从绣绒菊柚植物中分离出的香精油中，远远满足不了人类的需求。目前，合成水杨醛的方法较多，从原料的角度来看，主要分为以下几种(I)以苯酌·为原料的 Reimer-Tiemann 法；(2)以邻甲酚为原料的合成法；(3)以水杨酸为原料的电化学法；(4)以水杨醇为原料的合成法。传统的Reimer-Tiemann 法(Chem. Review. 1960, (60) : 1969-1984),以苯酌■为原料，在碱性介质中苯酚电离成负子，在氯仿的作用下，首先形成氯苄，然后迅速水解成醛，经盐酸酸化，再经水蒸气蒸馏挥发出水杨醛。该法操作简单，原料易得，但是反应收率降低，氯仿，碱消耗量大，含酹废水不易处理是此反应的严重缺点。尽管Reimer-Tiemann法改进的方案层出不穷，如改用甲醇(US3365500)或二醇，胺，芳烃的混合物(JP4303829)作反应介质；提高反应压力和温度(US432992);在反应体系中加入相转移催化剂(EP747276，EP68725)等，但仍存在产率低、成本高、副产物多的缺点。以邻甲酚为原料制备水杨醛多采用将侧链氯化后水解得到产品的方法。有光气法、三氯氧磷氯化法(US3641158，US3314998)、甲醛法(DE2923805，EP77279)等。光气法存在危险大、环境不友好的缺点，故在工业上使用较少。而三氯氧磷法是邻甲酚与三氯氧磷在氧化镁存在下，进行酯化反应，生成三(邻甲基苯基)磷酸酯。在热引发下，通入氯气，进行侧链二氯代，生成三(邻二氯次甲基苯基)磷酸酯。最后将二氯代物水解得到水杨醛。粗产品经减压蒸馏得到纯品。但该方法存在三氯氧磷酯化程度不易控制，生产成本较高，消耗的POCl3和Cl2对设备造成腐蚀，较大的环境污染问题。甲醛法工艺简单，反应流程短。但存在的缺点是甲醛需过量，反应过程中的催化剂SnCl2和SnCl4或者是金属铬，锆，钛化合物毒性大，易造成重金属污染，且需大量的有机胺作助催化剂以及需有机溶剂，造成了产品分离的难度。
水杨酸电解还原可制得水杨醛，控制反应条件可使羧基有选择地进行阴极还原而得到醛基。该法电流效率和转化率不高，且阴极电解液组成复杂，必须在反应体系中加入添加剂(CN101008086A)，以提高电流效率和转化率。该法因对环境污染小、副反应少、产品纯度高、工艺简单等特点使其已用于工业生产，并有了一定规模，但是其缺点是投资大，能耗大，经济效益不好。以水杨醇为原料制取水杨醛的方法主要有水杨醇催化氧化法。传统催化剂为钯系、钼系催化剂，该系列催化剂催化效率高，副反应少，但贵金属催化剂用量大，从文献报道看，对该法的改进主要集中于催化剂的优选方面，其中，较为重要的是美国专利(US4026950)报道，钯钼系列催化剂的催化氧化效率高，并指出在该催化剂体系中加入金属钇作为助催化剂可以提高 催化氧化 反应速度和产物收率(96%)。美国专利(US2864748)报道用铬、铁等非贵重金属作催化剂，水杨醛收率56%，但副产物多。日本专利(JP5561)报道用铅、铋、银等金属的无机盐作催化剂，产率达76%，但重金属催化剂的流失对环境污染很大。德国专利(DE4104835A)报道在二甲基亚砜或二甲基甲酰胺溶剂中以钒作催化剂，产率89%，但反应中需耗用大量的反应溶剂。中科院大连化物所也曾报道(CN89105025. 6)以非贵重金属锰、铜的有机化物作反应过程的催化剂，产率可达97%。

发明内容
本发明的目的在于克服现有水杨醛制备方法中产率低、成本高、副产物多、污染严重等技术问题，而提供一种选择性催化分子氧氧化水杨醇制备水杨醛的方法。本发明的目的技术方案为一种选择性催化分子氧氧化水杨醇制备水杨醛的方法，其具体步骤如下水杨醇:A:B:C:D依摩尔比 1:0. 01: (O. 01 O.1) : (O. 01 O.1) : (O. 015 O. 15)，溶于
混合溶剂中，在空气或氧气气氛下1(T80°C反应7 24小时，用气相色谱分析产物组成，反应结束后，反应混合物用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取，干燥，然后进行常压蒸懼，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏即得到产物水杨醛；其中A，B, C，D为催化剂组分，A为2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO)或其衍生物；B为溴化盐-溴酸盐组合；C为亚硝酸盐；D为硫酸、盐酸、硝酸或磷酸。优选催化剂组分A为2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基、4-苯甲酰基-2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基或4-乙酰基2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基。优选溴化盐-溴酸盐组合中溴化盐与溴酸盐的摩尔比为3 5:1 ;其中溴化盐为溴化钠或溴化钾；溴酸盐为溴酸钠或溴酸钾。优选亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾。优选混合溶剂为有机溶剂与水的混合物，有机溶剂与水的体积比为1: (O. Γ0. 5)；其中有机溶剂为1，2-二氯乙烷，二氯甲烷，氯仿，乙腈，四氢呋喃，乙酸乙酯，苯，甲苯，二甲苯，氟苯或氯苯中的一种；混合溶剂的用量一般为水杨醇质量的8 15倍。优选A:B:C:D的摩尔比为1: (4 8) : (4^8) : (6 12)，最优选A:B:C:D的摩尔比为1: (5 8) : (5 8) : (4. 5 7. 5)。本发明的选择性催化分子氧氧化水杨醇制备水杨醛的方法，水杨醇与催化剂组分依摩尔比水杨醇:A:B:C:D=1:0. 01: (O. ΟΓΟ.1) : (O. θΓθ.1) : (O. 015 O. 15)。
有益效果(I)反应条件温和，催化活性高，反应效率高，反应选择性好；(2)用空气或氧气作为氧化剂，符合绿色化学的要求；( 3 )催化体系避免了过渡金属化合物尤其是贵金属化合物的使用，成本低，安全方便，污染小；(4)使用的无机组分溴化盐-溴酸盐组合和亚硝酸盐，价廉易得，反应后处理容易进行。
具体实施例方式实施例1
投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1:0. 01:0. 048:0. 08:0. 075，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为5:1:在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0,0. 021g(0. 2mmol) NaBr, 0. 0063g (0. 04mmol) NaBrO3, 5ml I, 2- 二氯乙烧，0. 5ml 水，滴加 0. 018ml浓硫酸，搅拌5分钟，然后加入O. 0276g (O. 4mmol)NaN02,在空气气氛下25°C反应7小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗，酸化后经萃取,干燥，然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛 O. 59g，产率96%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR (400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s,1H)，9. 90 (s, 1H)，7. 57 7· 51 (m, 1Η)，7. 26 7· 22 (m, 1Η)，7. 04 6· 98 (m, 1Η)，6. 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz, 1Η) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54 (-0Η), 1657. 47 (-CH0), 1267. 85 (-CH2-)。实施例2投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠盐酸的摩尔比为1:0. 01:0. 04:0. 08:0. 06，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为5:1:在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0,0. 016g(0. 16mmol)NaBr,0. 0063g (0. 04mmoI) NaBrO3, 5ml 二氯甲烷，Iml 水，滴加 O. 014ml 盐酸，搅拌15分钟，然后加入O. 0276g (O. 4mmol)NaN02,在氧气气氛下10°C反应12小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥,然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛 O. 56g,产率91%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR (400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, IΗ)，9. 90 (s, 1H)，7. 57 7· 51 (m, 1H)，7. 26 7· 22 (m, 1H)，7. 04 6· 98 (m, 1H)，6. 84 6· 82 (d, J=7.6Hz, 1H) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54 (-0H), 1657. 47 (-CH0), 1267. 85 (-CH2-)。实施例3投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1:0.01:0.01:0. 1:0. 015，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为3:1:在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0，O. 0039g(0. 0375mmol) NaBr, 0. 0019g (0. 0125mmol) NaBrO3, 5ml 乙臆，0. 5ml 水，滴加 0. 004ml 浓硫酸，搅拌10分钟，然后加入O. 035g (O. 5mmol)NaN02,在空气气氛下80°C反应15小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥，然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛 O. 53g，产率87%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR (400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s,1H)，9. 90 (s, 1H)，7. 57 7· 51 (m, 1Η)，7. 26 7· 22 (m, 1Η)，7. 04 6· 98 (m, 1Η)，6. 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz, 1Η) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54 (-0Η), 1657. 47 (-CH0), 1267. 85 (-CH2-)。实施例4投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1:0. 01:0. 1:0. 01:0. 09，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为4:1 在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0，O. 039g(0. 375mmol)NaBr,0. 019g(0. 125mmol )NaBr03, 5ml 乙酸乙酯，Iml 水，滴加 O. 022ml 浓硫酸，搅拌20分钟，然后加入O. 0035g (O. 05mmol) NaNO2,在空气气氛下50°C反应11小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥,然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛 O. 54g，产率88%, 1HNMR(400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, 1H), 9. 90 (s, 1H), 7. 5Tl. 51 (m, 1H)，7· 26 7· 22 (m, 1Η)，7· 04 6· 98 (m, 1Η)，6· 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz, 1Η) ； IR(KBr)cπΓ1:3419. 54 (-0Η)，1657. 47 (-CH0)，1267. 85 (-CH2-)。实施例5投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钾硫酸的摩尔比为1:0.01:0. 08:0. 08:0. 12，其中溴化钠-溴酸钾组合的摩尔比为4:1 在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0，O. 033g(0. 32mmol)NaBr,0. 014g (0. 08mmol )KBr03, 5ml 四氢呋喃，0. 5ml 水，滴加 0. 029ml 浓硫酸，搅拌8分钟，然后加入O. 034g (O. 4mmol)KN02,在氧气气氛下20°C反应9小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥,然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛 O. 55g,产率91%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR(400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, 1H)，9 90 (s, 1H)，7. 57 7· 51 (m, 1Η)，7. 26 7· 22 (m, 1Η)，7. 04 6· 98 (m, 1Η)，6. 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz，1Η) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54(-0Η), 1657. 47 (-CH0)，1267. 85 (-CH2-)。实施例6投料比如下水杨醇4_苯甲酰基-2，2, 6, 6~四甲基哌唳-N-氧自由基溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硝酸的摩尔比为1:0.01:0.019:0· 08:0. 03，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为3:1 :在50ml 维形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇,0. 014g (O. 05mmol) 4_ 苯甲酸基-2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基，O. Ollg (O. 073mmol) NaBr,O. 0038g (O. 024mmol)NaBrO3, 5ml 苯，0. 5ml 水，滴加 O. 007ml 硝酸，搅拌 16 分钟，然后加入 O. 0276g (O. 4mmol)NaNO2,在空气气氛下30°C反应10小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗，酸化后经萃取，干燥，然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集84 86°C左右的馏分。得产物水杨醛O. 54g，产率88%。ESI_MS=122. 09 ；1HnmrGoomHz,cdc13,tms, δ ppm) n. 01 (s, ih), 9.90(s, ih), 7.57 7· 5i(m, ih), 7.26 7· 22(m, IH), 7. 04 6. 98 (m, IH), 6. 84 6. 82 (d, J=7. 6Hz, IH) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54 (-OH), 1657.47(-CHO), 1267. 85(-CH2-)。实施例7投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钾-溴酸钾组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1:0.01:0. 03:0. 05:0. 045，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为4:1 在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0,0. 014g(0. 12mmol)KBr，0. 005g (0. 03mmol) KBrO3, 5ml 甲苯，0. 5ml 水，滴加 0. 006ml 浓硫酸，搅拌10分钟，然后加入0. 017g (O. 25mmol)NaN02，在空气气氛下15°C反应17小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥,然后进行 常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛 O. 53g,产率87%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR(400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, IH), 9. 9
0(s, I Η)，7. 57 7· 51 (m, IH)，7. 26 7· 22 (m, I H)，7. 04 6· 98 (m, IH)，6. 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz, IH) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54(-0H), 1657. 47 (-CH0)，1267. 85 (-CH2-)。实施例8投料比如下水杨醇4-乙酰基2，2，6，6_四甲基哌啶-N-氧自由基溴化钾-溴酸钠组合亚硝酸钠磷酸的摩尔比为1:0. 01:0. 06:0. 04:0. 09，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为5:1:在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇,0. Olg (O. 05mmol) 4_ 乙酰基2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基，O. 03g (O. 26mmol)KBr, O. 0068g (0. 049mmoI)NaBrO3,5ml氟苯，0. 5ml水，滴加0. 005ml磷酸，搅拌20分钟，然后加入O. 014g(0. 5mmoDNaNO2,在空气气氛下60°C反应9小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗，酸化后经萃取，干燥，然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集84 86°C左右的馏分。得产物水杨醛O. 54g，产率89%。ESI_MS=122. 09 ^HNMR(400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, IH), 9. 90 (s, IH), 7. 57 7· 51 (m, IH), 7. 26 7· 22 (m, IH)，7.04 6· 98 (m, IH)，6. 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz, IH) ； IR (KBr) cnT1:3419. 54 (-0H)，1657. 47 (-CH0)，1267.85 (-CH2-)。实施例9投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1:0. 01:0. 04:0. 03:0. 06，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为4:1 在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0,0. 016g(0. 16mmol)NaBr,0. 0063g (0. 04mmoI) NaBrO3, 5ml 氯苯，0.5ml 水，滴加 0. 014ml 浓硫酸，搅拌18分钟，然后加入0. Olg (O. 15mmol) NaNO2,在空气气氛下40°C反应20小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥,然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛 O. 55g,产率:90%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR(400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, IH)，9. 90 (s, IH)，7. 57 7· 51 (m, I H)，7. 26 7· 22 (m, IH)，7. 04 6· 98 (m, IH)，6. 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz, IH) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54(-OH), 1657. 47 (-CHO)，1267. 85 (-CH2-)。实施例10投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1: O. 01:0. 06:0. 05:0. 09，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为5:1:在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0，O. 025g(0. 24mmol)NaBr,0. 0076g (0. 048mmoI) NaBrO3, 5ml 二甲苯，0.5ml 水，滴加 0. 022ml 浓硫酸，搅拌15分钟，然后加入0. 017g (O. 25mmol)NaNO2,在空气气氛下35°C反应10小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥，然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛0. 58g，产率95%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR(400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s ,IH)，9. 90 (s, IH)，7. 57 7· 51 (m, IH)，7. 26 7· 22 (m, IH)，7. 04 6· 98 (m, IH)，6. 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz, 1Η) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54 (-0Η), 1657. 47 (-CH0), 1267. 85 (-CH2-)。实施例11投料比如下7jC杨醇4-苯甲酰基-2，2, 6, 6~四甲基哌唳-N-氧自由基溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钾硫酸的摩尔比为1:0.01:0. 07:0. 05:0. 075，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为5:1 :在50ml 维形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇,0. 014g (O. 05mmol) 4-苯甲酸基-2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基，O. 017g (O. 16mmol) NaBr, O. 005g (O. 032mmol)NaBrO3, 5mlI, 2- 二氯乙烷，0. 5ml水，滴加O. 18ml浓硫酸，搅拌15分钟，然后加入O. 021g(O. 25mmol)KN02,在空气气氛下40°C反应10小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗，酸化后经萃取，干燥，然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛5. 7g，产率94%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR (400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, IH), 9. 90 (s, IH), 7. 57 7· 51 (m，IH)，7. 26 7· 22 (m, IH)，7. 04 6· 98 (m, IH)，6. 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz, IH) ； IR (KBr) cnT1:3419.54 (-0Η)，1657. 47(-CH0)，1267. 85(-CH2-)。实施例12投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1:0. 01:0. 05:0. 05:0. 075，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为5:1:在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0,0. 017g(0. 16mmol) NaBr, 0. 005g (0. 032mmol) NaBrO3, 5ml I, 2- 二氣乙烧，2. 5ml 水，滴加 0. 18ml浓硫酸，搅拌15分钟，然后加入0. 017g (O. 25mmol)NaN02,在空气气氛下40°C反应10小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取，干燥，然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛5. 7g，产率94%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR(400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11.01 (s, IH)，9. 90 (s, I Η)，7. 57 7· 51 (m, IH)，7. 26 7· 22 (m, I H)，7. 04 6· 98 (m, IH)，6. 84 6· 82(d, J=7. 6Hz, IH) ；IR (KBr) cm-1:3419. 54 (-0H), 1657. 47 (-CH0)，1267. 85 (-CH2-)。
实施例13投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1:0. 01:0. 05:0. 07:0. 09，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为5:1:在50ml 锥形瓶中加入 O. 62g (5mmol)水杨醇，O. 0078g (O. 05mmol)ΤΕΜΡ0,0. 017g(0. 16mmol) NaBr, 0. 005g (0. 032mmol) NaBrO3, 5ml 氣仿，0. 5ml 水，滴加 0. 022ml 浓硫酸，搅拌20分钟，然后加入0. 024g (O. 35mmol)NaN02,在空气气氛下70°C反应10小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥,然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛0. 58g，产率95%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR(400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, IΗ)，9. 90 (s, IH)，7. 57 7· 51 (m, IH)，7. 26 7· 22 (m, IH)，7. 04 6· 98 (m, IH)，6. 84 6· 82 (d, J=7.6Hz, IH) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54 (-0H), 1657. 47 (-CH0), 1267. 85 (-CH2-)。
实施例14投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1:0. 01:0. 05:0. 08:0. 075，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为5:1:在250ml 锥形瓶中加入 6. 2g (50mmol)水杨醇，O. 078g (O. 5mmol) TEMPO,O. 21g(2mmol) NaBr, 0. 063g (0. 4mmo1 ) NaBrO3, 50mlI, 2- 二氯乙烧，5ml 水，滴加 0. 18ml 浓硫酸，搅拌1(Γ30分钟，然后加入O. 276g (4mmol)NaN02,在空气气氛下常温反应7 24小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥,然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛5. 8g，产率95%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR(400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, IH)，9· 90 (s, IH)，7. 57 7· 51 (m, IH)，7. 26 7· 22 (m, IH)，7. 04 6· 98 (m, IH)，6. 84 6· 82 (d, J=7.6Hz, IH) ； IR (KBr) cm-1:3419. 54 (-0H), 1657. 47 (-CH0), 1267. 85 (-CH2-)。实施例15投料比如下水杨醇2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO):溴化钠-溴酸钠组合亚硝酸钠硫酸的摩尔比为1:0. 01:0. 05:0. 08:0. 075，其中溴化钠-溴酸钠组合的摩尔比为5:1:在IL 维形瓶中加入 62g (O. 5mol)水杨醇，O. 078g (5mmol)TEMP0,0. 21g (20mmol)NaBr, 0. 063g(4mmol )NaBr03, 500ml I, 2-二氯乙烷，50ml 水，滴加1. 8ml 浓硫酸，搅拌 20 60分钟，然后加入2. 76g (40mmoDNaNO2,在空气气氛下常温反应疒24小时，用气相色谱分析产物组成。反应结束后，反应液用饱和Na2S2O3溶液洗,酸化后经萃取,干燥,然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏，收集8Γ86 左右的馏分。得产物水杨醛57g,产率93%。ES1-MS=122. 09 ; 1HNMR (400MHz, CDCl3, TMS, δ ppm) :11. 01 (s, IH), 9. 90 (s,IH)，7. 57 7· 51 (m, IH)，7. 26 7· 22 (m, IH)，7. 04 6· 98 (m, I H)，6. 84 6· 82 (d, J=7. 6Hz, I H)；IR (KBr) cnT1:3419. 54 (-0Η)，1657. 47 (-CH0)，1267. 85 (-CH2-)。
权利要求
1.一种选择性催化分子氧氧化水杨醇制备水杨醛的方法，其具体步骤如下水杨醇A:B:C:D 依摩尔比 1:0.01: (O. ΟΓΟ.1) : (O. θΓθ.1) : (O. 015 O. 15)，溶于混合溶剂中， 在空气或氧气气氛下1(T80°C反应7 24小时，反应结束后，反应混合物用饱和Na2S203溶液洗，酸化后经萃取，干燥，然后进行常压蒸馏，蒸除溶剂，再改用减压蒸馏装置进行蒸馏即得到产物水杨醛；其中A，B, C，D为催化剂组分，A为2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基 (TEMPO)或其衍生物出为溴化盐-溴酸盐组合；C为亚硝酸盐；D为硫酸、盐酸、硝酸或磷酸。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于催化剂组分A为2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基、4-苯甲酰基-2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基或4-乙酰基2，2，6，6-四甲基哌啶-N-氧自由基。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于溴化盐-溴酸盐组合中溴化盐与溴酸盐的摩尔比为3 5:1 ;其中溴化盐为溴化钠或溴化钾；溴酸盐为溴酸钠或溴酸钾。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于亚硝酸盐为亚硝酸钠或亚硝酸钾。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的混合溶剂为有机溶剂与水的混合物，有机溶剂与水的体积比为1: (0. fo. 5);其中有机溶剂为1，2-二氯乙烷，二氯甲烷，氯仿，乙腈，四氢呋喃，乙酸乙酯，苯，甲苯，二甲苯，氟苯或氯苯中的一种。
全文摘要
本发明涉及一种选择性催化分子氧氧化水杨醇制备水杨醛的方法，属于催化剂技术领域。以水杨醇为原料，使用的催化剂由以下部分组成(A)2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧自由基(TEMPO)、4-苯甲酰基-2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧自由基或4-乙酰基2,2,6,6-四甲基哌啶-N-氧自由基；(B)溴化盐-溴酸盐组合；(C)亚硝酸盐；(D)硫酸、盐酸、硝酸或磷酸，在空气气氛中，10~80℃下进行催化氧化反应。本发明具有以下优点(1)反应条件温和，催化活性高，反应效率高，产物选择性高。(2)催化体系避免了过渡金属尤其是贵金属化合物的使用，成本低，安全方便，污染小。(3)使用的无机组分溴化盐-溴酸盐组合和亚硝酸盐，价廉易得，反应后处理容易进行。
文档编号C07C45/38GK103012092SQ20121057030
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者韩世清, 张 杰, 蒋增强, 赵丹, 何国珍, 周双利 申请人:南京工业大学