[发明专利]氧化镁负载氮掺杂碳基过渡金属催化剂的制备及其应用

说明书

本发明涉及化学领域，特别涉及氧化镁负载氮掺杂碳基过渡金属催化剂的制备及其应用。所述氧化镁负载氮掺杂碳基过渡金属催化剂(M‑C‑N/MgO)，M为过渡金属，可以为铜、铁、镍等；金属M的质量分数在5～20％，碳的质量分数在5～15％，氮的质量分数在0.1～2％，氧化镁质量分数在63～90％；氧化镁的比表面积要求大于或等于60m²/g，孔容大于或等于0.1cm³/g。本发明提供的催化剂用于催化醇胺一步合成亚胺，催化活性好，选择性高；催化剂不含贵金属组分，成本低，且合成过程无需再添加氢氧化钾等碱性试剂，也无需使用专用的氧化试剂，环境友好，步骤简单易行。

技术领域

本发明涉及化学领域，特别涉及氧化镁负载氮掺杂碳基过渡金属催化剂的制备及其应用。

背景技术

亚胺是羰基(醛羰基或酮羰基)上的氧原子被氮所取代后形成的一类有机化合物，通式是R₂C＝NR′，其中R和R′可以是烃基或氢，氮原子还携带一个氢原子或另一些有机物残基。由于亚胺具有亲电性双键，能与其它试剂发生诸如加成、环加成、氧化还原和缩合等反应；并且亚胺可以通过引入不同配位原子(氧、硫、磷)可以得到结构多变的亚胺配体，这些配体与金属离子形成金属配合物，在催化化学、分析化学、生物医学以及材料学等领域均有重要的作用；另外，亚胺类化合物还具有很好的抗菌、抗真菌作用，它的药理学活性和生物学活性使其在医药学和生物无机领域成为引人注目的研究对象。

亚胺类化合物常见的合成方法有一级胺和羰基化合物缩合脱水，腈、胺、羟胺等含氮化合物的还原、硝基化合物与带活泼氢化合物的反应及羰基化合物与金属胺化合物的反应，以及N卤代三苯基胺的Stieglitz重排、烯烃与叠氮酸的Schmidt反应等等，但是这些方法需要昂贵的反应试剂，且步骤复杂、反应条件苛刻，不适合工业应用。目前，胺与醇的缩合一步生成亚胺由于反应体系简单，原料成本低，备受人们关注。然而，此反应体系常见的催化剂多为钌、钯等贵金属络合物，这类均相催化剂存在难以分离，不可回收利用，价格昂贵等缺点。因此，研制一种新型的催化剂来实现亚胺的高效合成迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的不足，提供一种氧化镁负载氮掺杂碳基过渡金属催化剂,简写M-C-N/MgO。

所述M-C-N/MgO催化剂中，M为过渡金属，可以为铜、铁、镍等；金属M的质量分数在5～20％，碳的质量分数在5～15％，氮的质量分数在0.1～2％，氧化镁质量分数在63～90％。

所述M-C-N/MgO催化剂中，过渡金属的原料可以为其硝酸盐、乙酸盐；碳源和氮源为乙二胺四乙酸、壳聚糖等；氧化镁的比表面积要求大于或等于60m²/g，孔容大于或等于0.1cm³/g。

本发明所述M-C-N/MgO催化剂制备方法如下：

1)按照上述质量配比称取过渡金属可溶性盐、乙二胺四乙酸或者壳聚糖，加水直至全部溶解得到透明溶液，向此溶液中加入前述质量配比的氧化镁粉末，强力搅拌，并加热50℃～80℃蒸发，直至将水分完全脱除，得到粉末。

2)将上步得到的粉末，置于管式炉内，在氮气气氛中，以2-6℃/min升温至600℃～1000℃，保持0.5～4小时，然后缓慢降至常温，即得M-C-N/MgO。

作为优选，发明还包含上述M-C-N/MgO催化剂在亚胺合成上的应用，本催化剂适用于以芳香醇和芳香胺为原料，甲苯为溶剂，一步合成亚胺。