[发明专利]水热碳催化剂及制备方法、伯亚胺化合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种水热碳微球负载过渡金属催化剂的制备方法及其应用。本发明的水热碳微球负载过渡金属催化剂组成包括水热碳微球和负载在碳微球上的过渡金属，其制备方法包括以下步骤：1）将碳源、金属盐和无水乙醇混合，充分搅拌30 min，在亚临界条件下进行水热碳化，随后对产物水洗、过滤及冷冻干燥，获得水热碳催化剂；2）对上述水热碳催化剂进行还原处理，获得还原态水热碳催化剂。本发明的水热碳微球负载过渡金属催化剂能选择性地将醛类化合物经还原胺化合成相应的伯胺或亚胺，具有催化活性高、底物适用范围广、易于回收重复利用、反应条件温和、反应溶剂绿色环保等优点，且其制备工艺简单、原料易得、生产成本低。

技术领域

本发明属于醛、酮类化合物的还原胺化技术领域，特别涉及水热碳微球负载过渡金属催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

胺类化合物是轻工业生产的重要中间体和基础原料，按照其被取代氢原子的差异可分为伯胺和亚胺，且引入的各种官能团能在不同程度上改变其生理活性，从而在制药、化工和材料等领域中体现出独特的功能特性。

醛、酮类化合物的还原胺化是合成胺的一种典型路径，其基本过程包括：氨基和羰基经亲核加成产生亚胺，随后被氢化成相应的伯胺类化合物。

若想选择性合成亚胺，通常需配套不同反应活性的催化剂调控反应进程，但现有的催化剂存在两方面问题，第一，采用贵金属作为活性相，限制了其规模化应用；第二，催化剂载体的碳源多来自于石化衍生品，造成工艺的不可持续性。

基于此，有必要开发一种经济价值高且可持续利用的催化剂制备方法，并能成功应用于多种胺类化合物的选择性合成之中。

发明内容

本发明要解决的技术问题：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种水热碳催化剂以及该催化剂的制备方法；

本发明的目的还在于提供一种适用于本发明中水热碳催化剂的伯亚胺化合物的制备方法。

本发明的技术方案：本发明公开了一种水热碳催化剂制备方法，包括将碳源、金属盐和无水乙醇混合，充分搅拌均匀至溶液透明；然后在亚临界条件下进行水热碳化；最后对水热碳化产物水洗、过滤及冷冻干燥，获得水热碳催化剂。

进一步的，包括如下步骤，

S1.将碳源和铁盐按100g·L^-1:72g·L^-1浓度比添加至30mL无水乙醇中；

S2.将溶液转移至密闭反应釜中，氮气气氛下进行碳化反应；碳化温度为150-210℃，碳化时间为2-24hr；

S3.反应完成后，以固体产物为目标，依次进行离心过滤分离、水洗至中性、真空冷冻干燥、粉碎筛分，得到水热碳催化剂。

进一步的，将所述水热碳催化剂高温还原反应，冷却得到还原态水热碳催化剂。

进一步的，所述碳源为葡萄糖，氮源为硝酸铁，所述水热碳化反应温度为180℃，碳化时间为16hr；

进一步的，所述高温还原反应中，还原气氛为氮气或氢气，还原温度为400-800℃，还原时间为4-12hr。

所述高温还原反应采用氮气气氛时，还原温度为700℃，还原时间为4hr。

所述高温还原反应采用氢气气氛时，还原温度为400℃，还原时间为12hr。

本发明还公开了一种水热碳催化剂，包括水热碳微球和负载在所述碳微球上的过渡金属；所述的碳微球由葡萄糖、蔗糖或果糖经水热碳化获得；所述的过渡金属为铁元素、钴元素或镍元素。

进一步的，本水热碳催化剂基于上述水热碳催化剂制备方法制备而成。

本发明还公开了一种伯亚胺化合物制备方法，包括伯胺化合物制备方法和亚胺化合物制备方法；