[发明专利]一种电催化伯醇和氨类物质偶合制备腈的方法

说明书

一种电催化伯醇和氨类物质偶合制备腈的方法，属于有机电化学催化领域。首次提出以电催化伯醇偶合的方式制备腈，具体的：在三电极体系中，以制备的负载在碳纸上的氧化铜负载的钯纳米颗粒催化剂(Pd@CuO/CP)为阳极，碳棒电极为阴极，汞/氧化汞电极为参比电极，由阳离子膜分隔电解池两极，构成电催化反应器，在碱性电解液条件下，通过直流电低电压，电催化伯醇和氨类物质偶合制备腈。本发明以Pd@CuO/CP作为催化剂，对反应物偶合的选择性和产率高，反应条件宽松，不需加热，反应快速，操作简便，产物易分离；能够避免其他合成方法中操作复杂，反应耗时长，产率低，选择性差，试剂毒强，以及对反应温度和压力的设备要求较高等问题。

技术领域

本发明属于有机电化学催化领域，涉及一种电催化伯醇和氨类物质偶合制备腈类化合物的方法。

背景技术

腈作为化学和生物学中一类重要的中间体，广泛应用于精细化工产品的合成。它是生产农药、染料、香料、医药、燃料添加剂、树脂、纤维等的重要原料，在国民经济的各个领域都有着广泛的应用。

传统的合成方法主要有：Sandmeyer反应、卤化物和无机氰化物反应制腈、氨氧化法制腈以及酰胺、醛肟脱水法制腈等。但是传统合成方法步骤繁琐，大多数反应过程都需要高温高压，这对设备成本和质量提出了很高的要求，导致生产过程产品收率低，物料分离困难，产品纯度无法满足用户要求等问题。此外，其通常都需要使用氰化物等剧毒试剂，具有毒性大、反应条件苛刻等缺点，会污染环境，不符合绿色化学的要求。

随着绿色环保成为全球的关注焦点，绿色化学理念也逐渐成为人们的共识，多年来，科学家们致力于开发绿色、高效的有机腈的合成方法，并且相继报道了使用K₄[Fe(CN)₆]、K₃[Fe(CN)₆]等绿色无毒的氰源去合成有机腈产品。但是这些铁氰化合物通常在低沸点有机溶剂中溶解度较差，故通常需要采用高沸点、高极性的N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等有机溶剂，导致反应后处理步骤复杂。

针对上述合成方法的不足，开发一种廉价，低毒，无污染，简便快速，且高选择性和高产率的制备腈类化合物的方法显得尤为重要，且对工业化生产具有一定的实际意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种电催化伯醇和氨类物质偶合制备腈类化合物的方法，即在三电极体系中，使用电催化剂将反应底物伯醇与氨相偶合，实现在阳极高选择性、高产率的电化学合成腈。本发明体系具有反应条件温和，常温常压，催化效率极高，操作简单，产物易分离、原料成本低，反应能耗低等优点，具有工业应用前景。

本发明的技术目的通过如下技术方案予以实现。

一种电催化伯醇和氨类物质偶合制备腈的方法，以制备的负载在碳纸上的氧化铜负载的钯纳米颗粒催化剂(Pd@CuO/CP)为阳极，碳棒电极为阴极，汞/氧化汞电极为参比电极，由阳离子膜分隔电解池两极，构成电催化反应器，在碱性电解液条件下，通过直流电低电压，电催化伯醇和氨类物质偶合制备腈，其中碱性电解液中包含有伯醇类化合物及氨类化合物，作为反应底物。

所述的伯醇类化合物在电解液中的浓度为10mM，所述氨类化合物与伯醇类化合物的摩尔比为100：1～800：1。

所述的氨类化合物均为氨水。