[发明专利]一种利用表面改性污泥炭催化合成芳基乙酸酯衍生物的方法

说明书

本发明公开了一种利用表面改性污泥炭催化合成芳基乙酸酯衍生物的方法，该方法以表面改性污泥炭作为催化剂，以重氮酯类化合物和芳基硼酸类化合物为起始原料，通过芳基化反应，实现C‑C键的构筑，生成芳基乙酸酯衍生物。该方法采用由城市污水处理后的剩余污泥所制备的污泥炭为催化剂，来源广泛、制备简单、成本低廉且绿色环保；反应原料易得、条件温和、收率良好，可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，缓解城市污泥处理难的问题，符合绿色化学的宗旨。

技术领域

本发明涉及一种利用表面改性污泥炭催化合成芳基乙酸酯衍生物的方法。

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成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。虽然目前可利用浓缩、调质、脱水、稳定、干化或焚烧等减量化、稳定化、无害化的加工过程，或卫生填埋，用作化肥及土壤改良剂等多种方式对污泥进行处理；但随着经济的不断发展，城市圈的不断扩大，城市污水的大量排放，污泥的大量产生，污泥的处理仍是我国乃至全世界的一个难以很好解决的问题。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；RscAdvances,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)。但是直接将污泥炭催化剂运用于有机化学反应，目前相关领域的研究及报道不多。

C-C键无处不在，存在于各种类型的有机物种，是构成各种物质最基本的化学键，是有机化合物中最具反应性的成分之一；同时也是有机化学中的重要组成部分，可增长碳链，实现简单小分子到结构复杂大分子的转变，一直以来便是有机化学中最基本、最活跃的领域，具有无限的可塑性。其中过渡金属催化重氮化合物分解，通过形成金属卡宾或类卡宾中间体实现的C-H插入反应，是构筑C-C键的有效方法之一。此外，重氮化合物与芳基硼酸类化合物的芳基化反应也是有机合成中增长碳链，构筑C-C键的一种重要方法。得益于对底物的兼容性好、适用范围广、反应条件温和、易操作、产物易分离且反应转化率高，目前该法已被广泛运用于药物分子、天然产物、生物活性制剂及新型工业材料的合成中。

重氮酯类化合物与芳基硼酸类化合物反应，构筑C-C键，可用于合成2,2-二芳基类的药物或具有明显生物活性的天然产物骨架结构，如：双氮奋兴(Diclofensine)具有抗抑郁作用(LifeSciences 1988,42:2161；European Journal of Pharmacology 2018,819:242)，托特罗定(Tolterodine)可用于大小便失禁(Org.Process.Res.Dev.2005,9:314；Org.Lett.2012,14:6036)，天然产物产物鬼臼毒素(Podophyllotoxin)具有抗肿瘤作用(J.Nat.Prod.2006,69:1121)等。其结构式如下所示：