ВОССТАНОВЛЕНИЕ СВЯЗЕЙ С-О С ПОМОЩЬЮ КАТАЛИТИЧЕСКОГО ГИДРИРОВАНИЯ С ПЕРЕНОСОМ ВОДОРОДА Российский патент 2016 года по МПК C07C1/22 C07C9/00 C07B31/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к способу восстановления бензиловых спиртов, сложных эфиров, простых эфиров и олефинов до соответствующего углеводорода.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Восстановление спиртов до соответствующего углеводорода обычно выполняют в два последовательных этапа. Сначала гидроксил реагирует с образованием сульфоната, галогенида или эпоксида, и затем данные производные вступают в реакцию с восстанавливающим средством (S. Hanessian, 1996). Альтернативные стратегии включают радикальное восстановление гидроксильной группы при взаимодействии с серой по Бартону-МакКомби (S.Z. Zard, 1997). Восстановления типа Вольфа-Кижнера или Клемменсена дают соответствующие углеводороды путем окисления спирта до кетона (D. Todd, 1948, Е.L. Martin, 1942). Недостатками всех данных методик является то, что они представляют собой двухэтапные способы, и тот факт, что в них применяют стехиометрическое количество реагентов.

Формальное каталитическое восстановление спиртов до их соответствующих алканов представляет собой редкое превращение в органической химии. Как сообщалось, большинство исследований, в которых применяли переходные металлы, были основаны не только на палладии (Н. van Bekkum, 1971, 2007), но также на рутении (М. Schlaf, 2005) и родии (R. Prins, 2000). Традиционно, газообразный водород применяли в каталитическом гидрировании для получения алкана и воды в качестве побочного продукта.

Формальное восстановление спиртов до соответствующего углеводорода можно также выполнять с помощью методики отщепления-восстановления (G.W. Huber, 2004, J.A. Dumesic, 2006, 2007, 2008, 2009) при высоких температурах реакции и давлении.

В последнее время применяют муравьиную кислоту в качестве источника водорода, а реакция называется каталитическое гидрирование с переносом водорода (Н. Chen, 2009, G. Lu, 2006). Применение муравьиной кислоты в качестве источника водорода обладает многими преимуществами в отношении обработки, транспортировки и хранения, и ее легко можно получить из газообразного водорода и углекислого газа (Р.G. Jessop, 2004). Кроме того, муравьиная кислота не является взрывчатой и не является вредной по сравнению с метанолом. Поскольку полученный углекислый газ может быть переработан в муравьиную кислоту при помощи добавления газообразного водорода, реакция является атомно эффективной, где образуется только вода в качестве побочного продукта в суммарной реакции. Проблема, связанная с указанными процедурами, в которых муравьиную кислоту применяли в качестве восстановителя при гидрировании спиртов с переносом водорода, заключается в конкурентной реакции диспропорционирования, которая ограничивает эффективность способа. Собственно, обнаружили, что описанное гидрирование с переносом водорода фактически представляет собой последовательный процесс диспропорционирования и трансферной гидрогенизации, в котором кетон, образованный в результате диспропорционирования, постоянно восстанавливается трансферной гидрогенизацией с преобразованием спирта. Иначе говоря, спирт более предпочтителен в качестве донора водорода, чем муравьиная кислота. А именно, за быстрой реакцией получения 50% углеводорода следует более медленный процесс, в котором муравьиная кислота восстанавливает кетон до спирта в трансферной гидрогенизации с последующим гидрированием с переносом водорода (фигура 1).

Краткое описание

Объектом настоящего изобретения является обеспечение пути осуществления гидрирования с переносом водорода первичных, вторичных и третичных спиртов, в котором подавляется конкурентное диспропорционирование. По сведениям авторов настоящего изобретения, об этом никогда еще не сообщалось.

Настоящее изобретение без ограничения может применяться в любом применении относительно восстановления бензиловых или аллиловых спиртов, сложных эфиров, карбонилов или простых эфиров и также восстановления и деполимеризации материала, состоящего из бензиловых или аллиловых спиртов, сложных эфиров, карбонилов или простых эфиров. Настоящее изобретение можно применять в широком спектре применений в диапазоне от деполимеризации лигнина с образованием углеводородных мономеров, которые можно применять в качестве химически чистого исходного сырья или топливных присадок в ходе способов дезоксигенирования указанных функциональных групп в синтезе любого химического соединения, включая без ограничения предшественники или активный фармацевтический ингредиент, душистые вещества или пластификаторы.

Один аспект настоящего изобретения относится к способу восстановления связи C-O до соответствующей связи C-Н в субстрате при помощи донора водорода, металлического катализатора и основания в растворяющей смеси, содержащей по меньшей мере два растворителя, где одним является вода.

Другой аспект относится к способу восстановления связи C-O до соответствующей связи C-Н в субстрате при помощи донора водорода, металлического катализатора в растворяющей смеси, содержащей по меньшей мере два растворителя, где одним является вода, и атмосферы, содержащей углекислый газ.

Предпочтительные варианты осуществления вышеупомянутых аспектов описаны ниже, все нижеизложенные варианты осуществления должны пониматься, как относящиеся к обоим аспектам, описанным выше.

В одном варианте осуществления донором водорода является муравьиная кислота или газообразный водород.

В другом варианте осуществления один растворитель является полярным, неполярным, протонным или апротонным растворителем.

В другом варианте осуществления один растворитель выбирают среди метанола, этанола, бензола, THF или толуола.

В другом варианте осуществления растворяющая смесь содержит этанол и воду.

В другом варианте осуществления растворяющая смесь содержит метанол и воду.

В другой варианте осуществления растворяющая смесь содержит бензол и воду.

В другом варианте осуществления основанием является неорганическое основание или органическое основание.

В другом варианте осуществления донором водорода является муравьиная кислота или газообразный водород.

В другом варианте осуществления донором водорода не является газообразный водород.

В другом варианте осуществления количество основания является нестехиометрическим по отношению к количеству субстрата.

В другом варианте осуществления количество основания является нестехиометрическим по отношению к количеству субстрата, за исключением случаев, когда субстратом является простой эфир, содержащий эфирный фрагмент либо в альфа-положении по отношению к карбонилу, либо в бета-положении по отношению к спиртовой группе.

В другом варианте осуществления реакцию проводят при температуре по меньшей мере 40°C, предпочтительно 70-100°C.

В другом варианте осуществления катализатором является катализатор на основе переходного металла, предпочтительно на основе палладия.

В другом варианте осуществления субстратом является бензиловый спирт, сложный эфир или простой эфир.

В другом варианте осуществления бензиловый спирт является либо первичным, вторичным, либо третичным спиртом.

В другом варианте осуществления фенильная группа бензилового спирта замещена либо в орто-, мета-, либо пара-положении.

В другом варианте осуществления субстратом является олефин.

В другой варианте осуществления субстратом является полимер.

В другом варианте осуществления субстратом является биополимер.

В другом варианте осуществления субстратом является лигнин.

В другом варианте осуществления субстратом является лигносульфонат.

В другом варианте осуществления реакцию проводят при избыточном давлении углекислого газа.

В другом варианте осуществления реакцию проводят с использованием палладия на угле.

Настоящее изобретение можно применять для деполимеризации материала с функциональной группой/функциональными группами бензилового спирта, простого эфира и сложного эфира в больших молекулах.

Настоящее изобретение можно применять для деполимеризации материала с функциональной группой/функциональными группами бензилового спирта, простого эфира, олефина и сложного эфира в лигнине.

Настоящее изобретение можно применять для восстановления оксида графена до графена.

Настоящее изобретение можно применять для деполимеризации и восстановления ди- или полимера углевода.

Настоящее изобретение можно применять для восстановления бензиловых спиртов с получением соответствующего углеводорода с выходом от хорошего до превосходного.

В другом варианте осуществления применяют растворяющую смесь, состоящую из любого растворителя (протонного, апротонного, полярного или неполярного) и воды в пропорции от 1:1 до 10:1.

В другом варианте осуществления применяют катализатор в количестве 0,1-10 мол. %.

В другом варианте осуществления применяют муравьиную кислоту в количестве 1-5 эквивалентов по отношению к спирту.

В другом варианте осуществления перед реакцией с субстратом палладий на угле подвергают воздействию основания (органического, неорганического, сильного или слабого).

В другом варианте осуществления газообразный водород применяют в чистом виде или в сочетании с муравьиной кислотой при гидрировании бензиловых спиртов.

ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Фигура 1. Способ согласно настоящему изобретению. Гидрирование с переносом водорода 1-фенилэтанола показано в виде последовательного процесса переноса водорода, в котором катализатор дегидрирует спирт до соответствующего кетона. С помощью этого процесса реакция проходит с 50% превращением в один быстрый этап. После этого имеет место первоначальное диспропорционирование, процесс переноса водорода, для преобразования спирта из кетона и муравьиной кислоты.

Фигура 2. Видимое гидрирование с переносом водорода фактически является диспропорционированием, в котором 1 эквивалент спирта дает 0,5 эквивалента углеводорода и 0,5 эквивалента кетона. Ни диспропорционирование, ни гидрирование с переносом водорода не происходят со стехиометрическим количеством основания. Применение каталитического количества основания дает эффективное гидрирование с переносом водорода, в котором наблюдается менее 15% кетона в течение реакции.

Фигура 3. По причине отрицательного заряда основания формиат конкурирует за свободный участок связывания палладия, таким образом подавляет путь прохождения реакции диспропорционирования, в котором мог участвовать спирт. С эквимолярным количеством основания не наблюдается никакой реакционности для спиртов в отличие от галогенидов и сложных эфиров, вследствие слабой способности гидроксильной группы быть уходящей группой.

Фигура 4. Ряд 1 соответствует этилбензолу, и ряд 2 соответствует ацетофенону.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В настоящем изобретении выражение ″донор водорода″ следует понимать как вещество или соединение, которое дает или переносит атом водорода на другое вещество или соединение.

Настоящее изобретение относится к способу восстановления субстрата, где указанный субстрат может быть без ограничения первичным, вторичным и третичным бензиловым или аллиловым спиртом, бензиловым или аллиловым простым эфиром, бензиловым или аллиловым карбонилом и бензиловым или аллиловым сложным эфиром или олефином до соответствующего углеводорода. Предпочтительно, субстратом является вторичный или третичный спирт, кроме аллиловых спиртов, являющихся более предпочтительными, чем первичные.

Общий способ включает добавление катализатора в реакционную колбу или лабораторный стакан. Добавляют растворяющую смесь по меньшей мере из двух растворителей, где один из растворителей является водой и основанием. Смесь затем нагревают с последующим добавлением донора водорода и субстрата, который необходимо восстановить. Реакцию затем останавливают или гасят и полученный продукт выделяют и предпочтительно высушивают.

Фенильная группа может быть замещена в орто-, мета- или пара-положении. Реакцию выполняют при помощи катализатора на основе переходного металла (Pd, Pt, Rh, например, Pd/C или Rh/C) с получением углеводорода с выходами от хорошего (выход 45-65%) до превосходного (выход 65-100%) только с водой в качестве побочного продукта. Выход восстановленного продукта согласно настоящему изобретению часто составляет более 90% и часто 100%. Количество катализатора может быть от 0,5 до 20 мол. %, как, например, 0,5 мол. % или больше, или 1 мол. % или больше, или 2 мол. % или больше, или 4 мол. % или больше, или 5 мол. % или больше, или 8 мол. % или больше, или 20 мол. % или меньше, или 15 мол. % или меньше, или 12 мол. % или меньше, или 10 мол. % или меньше.

Реакции можно выполнять при мягких условиях реакции (40-100°С) традиционным нагреванием или нагреванием в микроволновой печи, но также можно выполнять при более высоких температурах реакции. Реакции выполняют в растворяющей смеси, содержащей по меньшей мере два растворителя. Один из этих растворителей может быть любым растворителем (например, этанолом, метанолом, пропанолом, бензолом, THF, толуолом, DMF, DMSO, этилацетатом), а другой растворитель является водой, предпочтительно в пропорции 1-10:1, например 1:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1 или 10:1. Предел может быть 1:1 или больше, или 2:1 или больше, или 3:1 или больше, или 4:1 или больше, или 10:1 или меньше, или 9:1 или меньше, или 8:1 или меньше, или 7:1 или меньше, или 6:1 или меньше. Предпочтительный предел составляет от 2:1 до 6:1 или от 3:1 до 5:1.

Для того чтобы подавить диспропорционирование к растворяющей смеси и катализатору перед добавлением донора водорода, как, например, муравьиной кислоты или газообразного водорода, и субстрата (смотри ниже рассмотрение с точки зрения механизма реакции в отношении основания), должны быть добавлены основание или углекислый газ. Количество донора водорода, как, например, муравьиной кислоты может быть от 1 до 5 эквивалентов, как например, 1, 2, 3, 4 и 5 эквивалентов. В одном варианте осуществления количество донора водорода составляет от 1,5 до 4,5 эквивалентов, и в другом варианте осуществления количество донора водорода составляет от 2 до 4 эквивалентов, и в еще другом варианте осуществления количество донора водорода составляет от 2,5 до 3,5 эквивалентов. В одном варианте осуществления донором водорода является негазообразный водород.

Любое основание может быть применено и может быть выбрано из, но без ограничения, формиата аммония, бикарбоната натрия и триэтиламина. Можно применять любое количество основания или давление углекислого газа. Предпочтительно добавляли основание в количестве 5 мол. % или больше, или больше 10 мол. %, или больше 20 мол. %, но не больше 50 мол. %, или меньше 40 мол. %, или меньше 30 мол. %. Однако стехиометрическое количество основания (по отношению к субстрату) подавляет всю реакционность (фигура 2), за исключением случаев, когда субстратом является простой эфир, содержащий эфирный фрагмент либо в альфа-положении по отношению к карбонилу, либо в бета-положении по отношению к спиртовой группе, затем стехиометрическое количество основания требуется для расщепления эфирной связи. В последнем случае, когда субстратом является простой эфир, субстрат может быть либо субстратом с бензиловым фрагментом, либо субстратом с аллиловым фрагментом, предпочтительно субстратом с аллиловым фрагментом.

Необходимо заметить, что диспропорционирование является возможным в отсутствие (и также присутствии) муравьиной кислоты для получения 50% превращения углеводорода. В присутствии основания данное диспропорционирование подавляется, и исходный материал восстанавливают только в том случае, если спирт применяли в качестве субстрата и не добавляли муравьиную кислоту. Если добавляли муравьиную кислоту к реакционной смеси, включая основание, получали плавное гидрирование с переносом водорода, в котором соответствующий углеводород получали с выходом 65-100%. Растворяющую смесь нагревали предпочтительно до температуры от 40°С до 100°С, в зависимости от растворителя, более предпочтительно 70-100°С, более предпочтительно от 75°С до 90°С, как, например, 75°С, 80°С, 85°С или 90°С.

В тех случаях, когда применяют атмосферу с углекислым газом, атмосфера может включать другие соединения, как, например, кислород и азот. Атмосфера может быть воздухом, содержащим углекислый газ или инертной атмосферой (как, например, аргон или газообразный азот), содержащей углекислый газ.

Ион формиата (или другое основание) может взаимодействовать с палладием. Данное взаимодействие подавляет обмен лигандами с помощью бензилового спирта и, таким образом, также путь прохождения реакции диспропорционирования (фигура 3, K₂>K₁). Вследствие того, что диспропорционирование не полностью подавляется, кроме тех случаев, когда применяют стехиометрические количества основания, полагают, что [Pd-OCHO]-комплекс непосредственно не распадается на Pd-H-комплекс, несмотря на неограничение скорости (с k_HCOOH/k_DCOOH=1,07). Pd-H- не может способствовать гидрированию с переносом водорода при отсутствии активации кислотой, поскольку это потребует того, чтобы гидроксильная группа была уходящей группой. Протон из муравьиной кислоты дает нейтральные разновидности PdH₂ в ограничивающем скорость этапе (k₃>k₄). Это объяснит изотопный эффект дейтерия муравьиной кислоты (k_HCOOH/k_HCOOD=2,66). Альтернативно, муравьиная кислота протонирует гидроксильную группу бензилового спирта. Возможно осуществление комбинации двух протонирований. Это поддерживает тот факт, что Pd-катализируемое диспропорционирование само по себе облегчается муравьиной кислотой. Примечательно, что гидрогенированию с переносом водорода и бензиловых сложных эфиров,, и галогенидов содействуют при помощи солей формиата. Большая способность быть уходящей группой для этих субстратов не будет требовать предварительного протонирования, как в случае бензиловых спиртов.

Следующие субстраты являются неограничивающими примерами субстратов, которые могут быть восстановлены способом согласно настоящему изобретению, 1-фенилэтанол, 2-фенил-2-пропан-2-ол, бензиловый спирт, 1-метокси-1-фенилэтан, 1-(фенилэтил) формиат, стирол, 4-фенил-3-бутен-2-ол, фенилметансульфоновая кислота, 3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)акролеин, этил-3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)акрилат, 2-фенокси-1-фенилэтанон и 1,4-бис(бензо[d][1,3]диоксол-5-ил)гексагидрофуро[3,4-с]фуран.

ПРИМЕРЫ

Пример 1. Гидрирование с переносом водорода 1-фенилэтанола.

Pd/C (5 мол. %, 42 мг, 0,021 ммоль) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола (2,4 мл) и воды (0,6 мл), и формиат аммония (6 мг, 0,095 ммоль, 30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (50 мкл, 1,05 ммоль, 3 эквивалента) и затем 1-фенилэтанол (50 мкл, 0,42 ммоль). Реакция проходила в течение 10-40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 100%.

Пример 2. Гидрирование с переносом водорода 1-фенилэтанола.

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из бензола и воды (4:1), и формиат аммония (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (3 эквивалента) и затем 1-фенилэтанол. Реакция проходила в течение 10-40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 100%.

Пример 3. Гидрирование с переносом водорода 1-фенилэтанола

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и бикарбонат натрия (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (3 эквивалента) и затем 1-фенилэтанол. Реакция проходила в течение 10-40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 100%.

Пример 4. Гидрирование с переносом водорода 1-фенилэтанола

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами и применяли атмосферу углекислого газа. Реакционную колбу нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (3 эквивалента) и затем 1-фенилэтанол. Реакция проходила в течение 10-40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹Н ЯМР и получали выход 100%.

Пример 5. Гидрирование с переносом водорода 2-фенил-2-пропан-2-ола

Pd/C (5 мол. %, 42 мг, 0,021 ммоль) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола (2,4 мл) и воды (0,6 мл), и формиат аммония (6 мг, 0,095 ммоль, 30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (50 мкл, 1,05 ммоль, 3 эквивалента) и затем 2-фенил-2-пропан-2-ол (58 мкл,0,42 ммоль). Реакция проходила в течение 10-40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный изопропилбензол анализировали с помощью ¹Н ЯМР и получали выход 98%.

Пример 6. Гидрирование с переносом водорода бензилового спирта

Pd/C (5 мол. %, 42 мг, 0,021 ммоль) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола (2,4 мл) и воды (0,6 мл), и формиат аммония (6 мг, 0,095 ммоль, 30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (50 мкл, 1,05 ммоль, 3 эквивалента) и затем бензиловый спирт (43 мкл, 0,42 ммоль). Реакция проходила в течение 10-40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный толуол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 70%.

Пример 7. Гидрирование с переносом водорода 1-фенилэтан-1,2-диола

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и формиат аммония (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (3 эквивалента) и затем бензиловый спирт. Реакция проходила в течение 10-40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный 1-фенил-2-пропанол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 60%.

Пример 8. Гидрирование с переносом водорода 1-метокси-1-фенилэтана

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и формиат аммония (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (3 эквивалента) и затем бензиловый спирт. Реакция проходила в течение 20 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹Н ЯМР и получали выход 60%.

Пример 9. Гидрирование с переносом водорода 1-(фенилэтил)-формиата

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и формиат аммония (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°С) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (3 эквивалента) и затем бензиловый спирт. Реакция проходила в течение 20 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 20%.

Пример 10. Трансферная гидрогенизация стирола

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционную колбу. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и формиат аммония (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (3 эквивалента) и затем стирол. Реакция проходила в течение 20 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹Н ЯМР и получали выход 100%.

Пример 11. Гидрирование фенилэтанола

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и формиат аммония (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Раствор барботировали газообразным водородом в течение 5 минут, и добавляли 1-фенилэтанол с помощью шприца. Реакция проходила в течение 40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 100%.

Пример 12. Гидрирование с переносом водорода фенилэтанола в среде реакции гидрирования

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и формиат аммония (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли муравьиную кислоту (3 эквивалента), раствор барботировали газообразным водородом в течение 5 минут, и затем добавляли 1-фенилэтанол с помощью шприца. Реакция проходила в течение 40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 100%.

Пример 13. Гидрирование с переносом водорода фенилэтанола

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и NaHCO₃ (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли муравьиную кислоту (3 эквивалента), раствор барботировали газообразным водородом в течение 5 минут, и затем добавляли 1-фенилэтанол с помощью шприца. Реакция проходила в течение 40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 100%.

Пример 14. Гидрирование с переносом водорода фенилэтанола

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и триэтиламин (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли муравьиную кислоту (3 эквивалента), раствор барботировали газообразным водородом в течение 5 минут, и затем добавляли 1-фенилэтанол с помощью шприца. Реакция проходила в течение 40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 100%.

Пример 15. Влияние основания в гидрировании с переносом водорода фенилэтанола

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и формиат аммония (0-12 эквивалентов по отношению к палладию), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли муравьиную кислоту (3 эквивалента), раствор барботировали газообразным водородом в течение 5 минут, и затем 1-фенилэтанол добавляли с помощью шприца. Реакция проходила в течение 12 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученные этилбензол и ацетофенон анализировали с помощью ¹H ЯМР по сравнению с внутренним стандартом (см. фигуру 1).

Пример 16. Гидрирование с переносом водорода 4-фенил-3-бутен-2-ола

Pd/C (5 мол. %) взвешивали реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и NaHCO₃ (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли муравьиную кислоту (3 эквивалента), раствор барботировали газообразным водородом в течение 5 минут, и затем добавляли 4-фенил-3-бутен-2-ол с помощью шприца. Реакция проходила в течение 40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 100%.

Пример 17. Гидрирование с переносом водорода фенилметансульфоновой кислоты

Pd/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и формиат аммония (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (3 эквивалента) и затем фенилметансульфоновую кислоту (1 эквивалент). Реакция проходила в течение 10-40 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный толуол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получали выход 95%.

Пример 18. Получение этилбензола из 1-фенилэтанола

Rh/C (5 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этанола и воды (4:1), и формиат аммония (30 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли с помощью шприца муравьиную кислоту (3 эквивалента) и затем 1-фенилэтанол. Реакция проходила в течение 4 часов, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Полученный этилбензол анализировали с помощью ¹H ЯМР и получили выход 50%.

Пример 19. Получение 1-(4-гидрокси-3-метоксифенил)этанона и 3-(4-гидроксифенил)-акролеина из 3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)-акролеина

Pd/C (10 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этилацетата и воды (4:1), и формиат аммония (2 эквивалента), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли субстрат 3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)-акролеин. Реакция проходила в течение 120 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Продукты очищали с помощью капиллярной кварцевой колонки с выходом продуктов более 90%.

Пример 20. Получение 4-этил-2-метоксифенола и 4-(3-гидроксипропил)фенола из 3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)-акролеина

Pd/C (10 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этилацетата и воды (4:1), и формиат аммония (2 эквивалента), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли субстрат 3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)-акролеин. Реакция проходила в течение 120 минут, и затем добавляли 3 эквивалента муравьиной кислоты, и реакция проходила при 80°С в течение 1 часа, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Продукты очищали с помощью капиллярной кварцевой колонки с выходом продуктов более 90%.

Пример 21. Получение этил-3-(4-гидроксифенил)пропаноата и 1-(4-гидрокси-3-метоксифенил)этанона из этил-3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)-акрилата

Pd/C (10 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этилацетата и воды (4:1), и формиат аммония (2 эквивалента), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°С) в течение 2 минут. Добавляли субстрат этил-3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)-акрилат. Реакция проходила в течение 120 минут, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Продукты очищали с помощью капиллярной кварцевой колонки с выходом продуктов более 90%.

Пример 22. Получение этил-3-(4-гидроксифенил)пропаноата и 4-(3-гидроксипропил)фенола из этил-3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)-акрилата

Pd/C (10 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этилацетата и воды (4:1), и формиат аммония (2 эквивалента), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли субстрат этил 3-(4-(2-(4-гидрокси-3-метоксифенил)-2-оксоэтокси)фенил)акрилат. Реакция проходила в течение 120 минут, и затем добавляли 3 эквивалента муравьиной кислоты, и реакция проходила при 80°C в течение 1 часа, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Продукты очищали с помощью капиллярной кварцевой колонки с выходом продуктов более 90%.

Пример 23. Получение фенола и этилбензола из 2-фенокси-1-фенилэтанона

Pd/C (10 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этилацетата и воды (4:1), и формиат аммония (2 эквивалента), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли субстрат 2-фенокси-1-фенилэтанон. Реакция проходила в течение 120 минут, и затем добавляли 3 эквивалента муравьиной кислоты, и реакция проходила при 80°C в течение 1 часа, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Продукты очищали с помощью капиллярной кварцевой колонки с выходом продуктов более 90%.

Пример 23. Получение 2,3-бис(бензо[d][1,3]диоксол-5-илметил)бутан-1,4-диола из 1,4-бис(бензо[d][1,3]диоксол-5-ил)гексагидрофуро[3,4-с]фурана

Pd/C (10 мол. %) взвешивали в реакционной колбе. Добавляли растворяющую смесь, состоящую из этилацетата и воды (4:1), и формиат аммония (25 мол. %), реакционную колбу накрывали каучуковыми мембранами, и смесь нагревали (80°C) в течение 2 минут. Добавляли субстрат 1,4-бис(бензо[d][1,3]диоксол-5-ил)гексагидрофуро[3,4-с]фуран. Реакция проходила с 3 эквивалентами муравьиной кислоты в течение 4 часов, и реакцию гасили соляным раствором. Продукт экстрагировали с помощью DCM, и органическую фазу высушивали с помощью Na₂SO₄. Продукты очищали с помощью капиллярной кварцевой колонки с выходом продуктов более 90%.

Настоящее изобретение относится к способу восстановления связи С-O до соответствующей связи С-Н в субстрате при помощи донора водорода, катализатора на основе переходного металла и основания в растворяющей смеси, содержащей по меньшей мере два растворителя. Способ характеризуется тем, что одним является вода, где соотношение по меньшей мере двух растворителей, одним из которых является вода, составляет 1-10:1 (растворитель : вода), а также тем, что количество основания является нестехиометрическим по отношению к количеству субстрата, кроме тех случаев, когда субстратом является простой эфир, содержащий эфирный фрагмент либо в альфа-положении по отношению к карбонилу, либо в бета-положении по отношению к спиртовой группе. Использование предлагаемого способа позволяет достичь высоких выходов. 9 з.п. ф-лы, 4 ил., 24 пр.

1. Способ восстановления связи С-O до соответствующей связи С-Н в субстрате при помощи донора водорода, катализатора на основе переходного металла и основания в растворяющей смеси, содержащей по меньшей мере два растворителя, отличающийся тем, что одним является вода, где соотношение по меньшей мере двух растворителей, одним из которых является вода, составляет 1-10:1 (растворитель : вода), и отличающийся тем, что количество основания является нестехиометрическим по отношению к количеству субстрата кроме тех случаев, когда субстратом является простой эфир, содержащий эфирный фрагмент либо в альфа-положении по отношению к карбонилу, либо в бета-положении по отношению к спиртовой группе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что основанием является неорганическое основание или органическое основание.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что донором водорода является муравьиная кислота или газообразный водород.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одним растворителем является полярный, неполярный, протонный или апротонный растворитель.

5. Способ по п. 1, в котором реакцию проводят при температуре по меньшей мере 40°С, предпочтительно 70-100°С.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что катализатором на основе переходного металла является катализатор на основе палладия.

7. Способ по п. 1, при котором субстратом является олефин.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что субстратом является бензиловый спирт, аллиловый спирт, сложный эфир или простой эфир.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что субстратом является полимер или биополимер, как, например, лигнин.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что донором водорода является негазообразный водород.