【GENERNAL】钯催化1,3-二烯羰基化直接生产己二酸酯

---

简介

催化反应不仅是实现绿色化学的强有力方法，而且在有机合成、药物制备、工业生产中，都具有无可估量的价值。

1,3-丁二烯是大化工产品，是生产合成橡胶（丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶）的主要原料，还用于生产各种用途广泛的树脂（如ABS树脂、SBS树脂、MBS树脂），也用于生产乙叉降冰片烯（乙丙橡胶第三单体）、1,4-丁二醇（工程塑料）、己二腈（尼龙66单体）、四氢呋喃等等，同时还是重要的基础化工原料，在精细化工中也有重要作用。

几十年来，包括巴斯夫、杜邦、壳牌、陶氏化学、库拉瑞、中石化在内的世界各地的许多公司对丁二烯二羰基化法合成己二酸酯的前景进行了研究。然而，尽管投入了大量的研究探索，却没有发展出工业可行的方法。

德国科学院院士Matthias Beller带领团队，开发了一个钯催化1,3-丁二烯羰基化高产率高选择性制备己二酸酯的工业可行办法。

该成果发表在Scicence上（DOI: 10.1126/science.aaz1293）。

由上图可知，1,3-丁二烯通过羰基化制备己二酸酯的困难在于：

其一控制反应的选择性，尽量避免聚合、异构化、羟烷氧化、单羰化等

其二则是获得高收率的目标产物。

方法开发优化

作者基于前期研究的成果，使用Pd(TFA)₂与不同膦配体组合成催化剂，研究1,3-丁二烯选择性制备己二酸酯。

结果发现，使用大位阻的双膦配体L1(叔丁基)和L2(金刚烷基)时，反应具有很好的选择性(95-97%)，但是反应效率低，只有不到20%转化。使用位阻略小的双膦配体L2(苯基)时，没有发生二羰基化反应。

作者尝试了单膦配体L6，吡嗪双膦L7(L1苯环更换为吡嗪环)，双膦L8和二茂铁基双膦L9，结果均没有反应活性。

将配体L1两个叔丁基更换为两个吡啶基团L4时，反应活性提高至77%，但是伴随选择性下降至48%；随后，只用一个吡啶基取代配体L1上一个叔丁基，得到配体L5(HeMaRaphos)，反应选择性优秀(97%)且转化率高(85%)。

进一步优化反应条件，添加剂对甲苯磺酸的用量从2 mol%下降至0.2 mol%，反应时间从24小时延长至60小时，在54 g丁二烯反应规模下，顺利的以95%收率和97%选择性制备得到目标化合物己二酸二丁酯。

在最佳条件下，预合成的Pd(II)-HeMaRaphos络合物获得了极好的催化剂转换数(>60,000)，这表明该反应具有非常好的工业转化价值。

底物适用性

作者对开发的方法进行底物范围的研究，可以发现该方法具有很好的通用性。

作者简介

Matthias Beller（1962.4.11-），出生于德国黑森州古登斯贝格，德国化学家，德国科学院院士，现为罗斯托克大学教授，莱布尼茨催化研究所所长。Matthias Beller 教授致力于化学催化研究，重点关注能源问题和工业生产中的大众化学品合成问题，多次获得欧洲可持续化学奖、亚历山大洪堡奖、德意志联邦共和国勋章等具有重要国际影响力的大奖。

阅读更多

• 大家 ｜ 世界著名化学家

• 药企 ｜ 科研到实用转化

• 反应 ｜ 人名反应：知识储备

• 合成 ｜ 有机化学的皇冠

• 实用 ｜ 实用技巧+数据表格