[发明专利]氟硼吡咯-PVP纳米氧化铁复合物及制备方法和用途

说明书

本发明涉及氟硼吡咯‑PVP纳米氧化铁复合物及制备方法和用途。以2‑吡咯甲酸，六水合氯化铁,聚乙烯吡咯烷酮为原料，运用水热合成的方法制备了pfa‑Fe₂O₃纳米颗粒，然后通过2‑(4‑(4,4‑二氟‑1,3,5,7‑四甲基‑3a,4‑二氢‑4‑环戊二烯并[b,e]硼烷‑8‑基)苄基)‑1,2,3,4‑四氢异喹啉(标记为THQ)与pfa‑Fe₂O₃表面氢键组装制备了一种新型氟硼吡咯异喹啉‑吡咯甲酸‑聚乙烯吡咯烷酮负载的纳米氧化铁复合物。该复合物在水为溶剂条件下，能催化2‑亚苄基丙二氰与甲基肼反应生成5‑氨基‑1‑甲基‑3‑苯基‑1H‑吡唑‑4‑甲腈，获得一种新型新的吡唑类化合物。

技术领域

本发明涉及氟硼吡咯-PVP纳米氧化铁复合物及制备方法和用途，属于纳米材料的制备与运用方面，具体在于报道了一种新型氧化铁纳米复合物颗粒并将其用于吡唑类衍生物的合成。

背景技术

近年来在有机合成的反应中人们越来越多的引入金属纳米材料来充当催化剂[(a)Kowlgi K N,Koper G J,Picken S J,et al.Synthesis of magnetic noble metal(nano)particles[J].Langmuir,2011,27(12):7783.(b)Uhm Y R,Lee H M,Olga F.Synthesis of carbon encapsulated metal(Ni and Cu)nano particles andapplications for chiral catalysts[J].Research on Chemical Intermediates,2010,36(6):867-873.]；这是因为纳米类的催化剂具有比表面大、表面能高、晶体内扩散通道短、表面催化活性位多和吸附能力强的特点，在进行有机催化反应的过程中能够控制反应速率，提高反应的产率[Arata K.Organic syntheses catalyzed by superacidic metaloxides:sulfated zirconia and related compounds[J]Cheminform,2010, 41(9):1719-1728.]。金属类的纳米催化剂主要分为贵金属类，非贵金属和稀土类纳米材料，在各类纳米材料的研究当中非贵金属材料铁具有催化效果好，相对廉价，毒性小的特点而被人们广泛的加以研究，铁由于其独特电子结构在非贵金属催化剂的研究中具有重要意义。铁类纳米材料主要以铁的氧化物为主，在铁的氧化物中赤铁矿(α-Fe₂O₃)是一种窄带隙n型的半导体类材料，当接受光时能够在水体系中产生活性氧分子(ROS)，这些活性氧分子具较强的氧化特性，能够作为氧化反应的催化剂[(a)Greer A,Vassilikogiannakis G,Lee KC.Reaction of singlet oxygen with trans-4-propenylanisole.Formation Of[J].Journal of Organic Chemistry,2000,65(21):6876-6878.(b)Li H R,Wu L Z.A,Tung CH.Reactions of singlet oxygen with olefins and sterically hindered amine inmixed surfactant vesicles[J].Journal of the American Chemical Society,2000,122(11):2446-2451.]。我们的前期研究中发现将氧化铁与有机物1-H-吡咯-2-甲酸进行组装形成金属有机纳米结构[Chen Q Y,Huang D,Wang Y B,Shao J,Qu L L.Nanosorbcatsof methylene blue on Novel Fe₂O₃nanorods for photocatalytic water oxidation[J].RSC Advances,2016,6(74):70547-70552],具有吸附染料催化水氧化的性能，且此类化合物d-f轨道跃迁在催化效应上比单纯的赤铁矿(α-Fe₂O₃)高1倍左右，但这类催化剂使用过程中需要过硫酸钠作为电子受体，使用成本较高。此外，基于氟硼吡咯对绿光具有良好吸收，带有异喹啉结构的BODIPY(THQ),因THQ具有荧光量子产率高、摩尔消光系数好、良好的光稳定性的特点，因此,氟硼吡咯吸附与吡咯甲酮组装的纳米颗粒是较好的光催化剂，为提高纳米氧化铁的电子受体功能以聚乙烯吡咯烷酮(PVP K30)为模板制备的这类纳米催化剂可望作为集光敏剂-催化剂-电子受体为一体的新型催化剂(THQ-pfa@Fe₂O₃)。