[发明专利]一种表面改性的污泥炭催化剂的应用

说明书

本发明公开了一种表面改性的污泥炭催化剂在卡宾插入O‑H反应，构筑C‑O键中的应用。以α‑重氮酯和酚类化合物为起始原料，高氯酸处理的改良污泥炭为催化剂，在加热条件下，空气氛围中，通过形成金属卡宾完成O‑H插入，实现C‑O键的构筑，一步反应生成α‑(苯氧基)乙酸酯衍生物。该方法采用的催化剂是由城市污水处理后剩余的污泥制备所得，来源广、易制备、成本低廉且绿色环保；反应原料易得、条件温和、收率良好，可以实现克级规模的反应，具备工业化前景，同时实现了废弃物的再利用，符合绿色环保、绿色化学的宗旨。

技术领域

本发明涉及一种表面改性的污泥炭催化剂在O-H插入反应，构筑C-O键中的应用。以α-重氮酯和酚类化合物为起始原料，高氯酸处理的改良污泥炭催化剂，在加热条件下，空气氛围中，通过形成金属卡宾及N-H插入反应，实现C-O键的构筑，一步反应生成α-(苯氧基)乙酸酯衍生物。

与目前已报道的α-(苯氧基)乙酸酯类衍生物合成方法相比较，本发明避开使用过渡金属催化剂，选择来源广的污泥炭为催化剂，易制备、成本低廉且绿色环保；反应原料易得、条件温和、收率良好(最高可达到85％的分离收率)，可以实现克级规模的反应，具备工业化前景，同时实现了废弃物的再利用，符合绿色环保、绿色化学的宗旨。此外本发明还是首次提出污泥炭催化剂在有机合成中，卡宾插入O-H反应，构筑C-O键中的应用，具有很好的创新性。

背景技术

随着我国经济的不断发展，人民生活水平得到极大提高，但与之而来的是严重的污染(水污染、空气污染、噪音污染)问题，水污染尤为突出，而水污染与城市污水密切相关，城市污水的不合理排放是造生水污染的一个重要原因。近几十年来，我国投入了巨资在各大中城市建设了大量污水处理设施，城市污染问题虽然得到逐步缓解，但由此产生的大量污泥的处理和处置且是国内一直没有很好解决的一个问题。污泥是污水处理过程的伴生物，多以好氧微生物为主，同时含有大量的水、泥沙、纤维、动植物残体、有机质、无机质、寄生虫以及各种重金属。若不及时处理，将引起严重的二次污染，尤其是初沉淀池的污泥，含有大量病菌、寄生虫卵及病毒，易造成传染病的传播，对人类健康、生态环境形成潜在的威胁。若能利用污水处理过程中剩余的污泥，经特殊处理制备出低成本、高活性的可用于有机合成的催化剂，且同时能解决污泥处理的难题，将会具有广泛的应用前景。

目前，污泥炭运用比较广泛的是用作吸附剂，吸附污染物如水中难降解的有机物、烟气中的有毒、恶臭气体等。此外污泥炭催化剂也可用于有机废水的降解，达到“以废治废”的目的。如：污泥炭用于间甲酚的催化湿式过氧化氢氧化降解(Catalysis Today,2012,187:115；Rsc Advances,2015,5:41867)、在间歇式和连续式反应器中实现间甲酚污水的湿法降解(Environmental Technology,2016,37:153)。但是直接使用污泥炭催化剂实现有机化学反应，还未见文献报道。此外，O-H插入反应是有机合成中构筑C-O键重要的方法之一。通常该类反应需要过渡金属的催化，常用的过渡金属催化剂包括：螺-双恶唑啉配体的铁络合物(Nature Chemistry,2010，2:546)、铜盐(Journal of the American ChemicalSociety,2007,129:12616)和钯催化(Angewandte Chemie International Edition,2014,53:2978)等。目前以表面改性的污泥炭为催化剂，通过形成金属卡宾及O-H插入反应，实现C-O键的构筑，一步反应生成α-(苯氧基)乙酸酯衍生物还未见相关文献报导，具有很好的创新性，为有机合成中催化剂的选择提供了一种新思路。

本发明利用易制备、具有结构多样性α-重氮酯和酚类化合物为起始原料，以高氯酸处理的改良污泥炭为催化剂，在加热条件下，空气氛围中，通过形成金属卡宾及O-H插入反应，实现C-O键构筑，一步反应生成α-(苯氧基)乙酸酯衍生物3。使碳链增长，易于构建大环分子，为新药的来源提供了更多的选择。

发明内容