[发明专利]用于偶氮苯类化合物合成的缺陷铜基催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于偶氮苯类化合物合成的缺陷铜基催化剂及其制备方法，涉及缺陷催化剂技术领域，本发明制备了一种新型的缺陷铜基催化剂，该催化剂的催化活性高，制备成本低，可重复应用于由硝基苯类化合物合成偶氮苯类化合物，对催化底物的适用性好，产率高，并且反应过程中无有毒有害副产物生成，反应条件温和，能耗低，能够适用于偶氮苯类化合物的工业化生产。

技术领域：

本发明涉及缺陷催化剂技术领域，具体涉及一种用于偶氮苯类化合物合成的缺陷铜基催化剂及其制备方法。

背景技术：

偶氮类化合物自发现以来就被认为是用途最广的有机染料之一，应用于纺织、食品、制药等行业。特别是近年来，偶氮类化合物的光致色变性受到了越来越多的关注，当暴露在适当波长的光照下，偶氮类化合物会经历大的构象变化，光异构化会引起了其物理性质的显著变化。利用这些变化，科学家们开发了复杂的蛋白质探针、有机燃料、分子开关等。

目前，用于偶氮类化合物合成的催化剂主要以贵金属为主，但存在着诸多问题，如结构复杂、选择性差、制备条件苛刻、操作步骤繁琐、能耗高、不经济、条件苛刻、产物后处理复杂等。因此，寻求一种新型高效的偶氮类化合物合成用催化剂势在必行。

地球中铜的储量丰富，铜作为催化剂，具有价格低廉、毒性低等优点，此外，Cu物种比较温和，且配体简单。因此，利用铜盐作为催化剂得到广泛研究。而且，在有机反应中，铜催化剂具有对空气稳定、催化活性高、应用范围广、环境友好以及能多次循环利用等优点。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种缺陷铜基催化剂及其制备方法，该缺陷铜基催化剂的结构单一且制备方法简单，将该缺陷铜基应用于偶氮苯类化合物合成时具有催化效率高、选择性好、对环境友好以及可多次重复使用的优点。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

本发明的第一个目的是提供一种缺陷铜基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将醋酸铜与尿素在氮气氛围中反应制备前驱体；

(2)向溶剂中加入前驱体、碱和水合肼，在惰性气体保护下进行反应，收集产物，干燥，得到催化剂。

缺陷铜基催化剂的制备原理：先由醋酸铜和尿素反应制备前驱体Cu3N，再由前驱体Cu₃N、碱和水合肼反应制备缺陷铜。

本发明的第二个目的是提供一种根据前述的制备方法制备得到的缺陷铜基催化剂。

本发明的第三个目的是提供所述缺陷铜基催化剂在偶氮苯类化合物合成中的应用。

本发明的第四个目的是提供一种偶氮苯类化合物的合成方法，向溶剂中加入硝基苯类化合物、所述缺陷铜基催化剂、碱和水合肼，在惰性气体保护下进行反应，收集产物，干燥，得到偶氮苯类化合物。

本发明的第五个目的是提供一种偶氮苯类化合物的合成方法，向溶剂中加入硝基苯类化合物、所述前驱体、碱和水合肼，在惰性气体保护下进行反应，收集产物，干燥，得到偶氮苯类化合物。

本发明一方面可以先制备缺陷铜基催化剂再将其用于偶氮苯类化合物的合成中；另一方面可直接在偶氮苯类化合物的合成中加入前驱体Cu₃N，与碱和水合肼反应生成缺陷铜基催化剂，从而催化偶氮苯类化合物的生成(因为由硝基苯类化合物合成偶氮苯类化合物的反应条件与由前驱体Cu₃N合成缺陷铜的反应条件完全相同，这样一来可以在偶氮苯类化合物合成中即时使用新鲜制备的缺陷铜基催化剂，也能简化合成工艺，降低成本)。

本发明的有益效果是：本发明制备了一种新型的缺陷铜基催化剂，该催化剂的催化活性高，制备成本低，可重复应用于由硝基苯类化合物合成偶氮苯类化合物，对催化底物的适用性好，产率高，并且反应过程中无有毒有害副产物生成，反应条件温和，能耗低，能够适用于偶氮苯类化合物的工业化生产。