通过电催化C-N还原偶联构建仲胺类化合物的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过电催化C

【技术实现步骤摘要】
通过电催化C
‑
N还原偶联构建仲胺类化合物的方法


[0001]本专利技术属于化合物制备方法
，具体涉及一种通过电催化C
‑
N还原偶联构建仲胺类化合物的方法。

技术介绍

[0002]仲胺是有机合成的重要中间体，已广泛应用于染料、医药、高聚物、橡胶、农用药物等的生产。目前合成仲胺类化合物的方法主要有伯胺与醇的 N
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烷基化、胺与卤代烷的直接烷基化、Buchwald
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Hartwig和Ullman
‑
type C
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N 交叉偶联反应以及胺
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羰基还原胺化。与其他方法相比，还原胺化具有底物可用性好和原子效率高等优点。羰基化合物与伯胺的还原胺化已被广泛研究用于合成仲胺。伯胺可以在使用前通过硝基化合物的氢化来简单地生产。因此，用硝基化合物对羰基化合物进行一锅还原胺化合成仲胺是有吸引力的，避免了第一步中伯胺的分离和纯化。然而，传统的还原胺化通常需要高温、高压和H2气氛，存在安全隐患。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种通过电催化C
‑
N还原偶联构建仲胺类化合物的方法，解决传统的还原胺化通常需要高温、高压和H2气氛，存在安全隐患的问题。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种通过电催化C
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N 还原偶联构建仲胺类化合物的方法，以硝基苯和苯甲醛为原料，在电解体系中，以电催化剂RuPt/C作为阴极，通过电化学阴极反应，制备得到仲胺类化合物。
[0005]作为本专利技术的一种优选的技术方案，电催化剂RuPt/C的制备方法如下：
[0006]步骤1，将Vulcan XC
‑
72碳载体分散于去离子水中，得到混合溶液A；
[0007]步骤2，按照1：1的摩尔比将RuCl3·
xH2O和H2PtCl6·
6H2O溶解到混合溶液中，超声搅拌20min
‑
60min后得到混合溶液B；RuCl3·
xH2O和 H2PtCl6·
6H2O中Ru和Pt的总和与Vulcan XC
‑
72碳载体的质量比为1：5；
[0008]步骤3，对混合溶液B进行搅拌加热，直至形成均匀的悬浮液，将悬浮液放在40℃
‑
80℃烘箱中进行干燥，干燥后通过研磨得到黑色粉末；
[0009]步骤4，将黑色粉末放在通入H2/Ar的气氛炉中，然后于300℃
‑
400℃下煅烧1h
‑
3h，最后冷却至室温，得到电催化剂RuPt/C。
[0010]作为本专利技术的一种优选的技术方案，所述硝基苯和苯甲醛之间的摩尔比为1：(1
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10)。
[0011]作为本专利技术的一种优选的技术方案，所述电解体系中的溶剂为三氟乙酸。
[0012]作为本专利技术的一种优选的技术方案，所述电解体系中三氟乙酸浓度为 0.5M。
[0013]本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种通过电催化C
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N还原偶联构建仲胺类化合物的方法，不使用外部还原剂，具有较高的产率、选择性和法拉第效率以及反应条件温和等优点；相比传统合成方法，本专利技术的电催化有机合成是一种低能耗、高转化率、高选择性绿色
转化手段，在常温常压下，以吸附氢为氢源，对吸附在催化剂表面有机物进行加氢，可与可再生能源如风能、太阳能等结合，符合绿色发展理念，是一种绿色环保高效的合成方法。
附图说明
[0014]此处说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0015]图1是通过本专利技术方法电催化C
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N还原偶联构建仲胺类化合物的反应过程图；
[0016]图2通过是本专利技术的方法利用玻碳电极上的RuPt/C在0.5M三氟乙酸不含底物、20mM硝基苯、20mM硝基苯和100mM苯甲醛的线性伏安扫描图；
[0017]图3是通过本专利技术的方法利用玻碳电极上的RuPt/C在0.5M三氟乙酸中加入不同摩尔比的硝基苯和苯甲醛的线性伏安扫描图；
[0018]图4是通过本专利技术的方法利用碳纸上的RuPt/C在0.5M三氟乙酸不含基质、20mM硝基苯、20mM硝基苯和100mM苯甲醛的线性伏安扫描图；
[0019]图5是通过本专利技术的方法使用不同催化剂电催化合成仲胺类化合物产率、选择性和法拉第效率；
[0020]图6是通过本专利技术的方法使用RuPt/C催化剂在不同电解液中合成仲胺类化合物产率、选择性和法拉第效率；
[0021]图7是通过本专利技术的方法利用RuPt/C催化剂在三氟乙酸中不同比例的硝基苯和苯甲醛合成仲胺类化合物产率、选择性和法拉第效率；
[0022]图8是通过本专利技术的方法利用RuPt/C催化剂对硝基苯和苯甲醛合成仲胺类化合物分电荷取样监测中间产物的形成过程。
具体实施方式
[0023]如图1所示，本专利技术的一种通过电催化C
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N还原偶联构建仲胺类化合物的方法，以1：(1
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10)的摩尔比选取硝基苯和苯甲醛为原料，在电解体系中，电催化剂RuPt/C作为阴极，通过电化学阴极反应，制备得到仲胺类化合物；电解体系中的溶剂为0.5M的三氟乙酸；
[0024]其中电催化剂RuPt/C的制备方法如下：
[0025]步骤1，将Vulcan XC
‑
72碳载体分散于去离子水中，得到混合溶液A；
[0026]步骤2，按照1：1的摩尔比将RuCl3·
xH2O和H2PtCl6·
6H2O溶解到混合溶液中，超声搅拌20min
‑
60min后得到混合溶液B；RuCl3·
xH2O和 H2PtCl6·
6H2O中Ru和Pt的总和与Vulcan XC
‑
72碳载体的质量比为1：5；
[0027]步骤3，对混合溶液B进行搅拌加热，直至形成均匀的悬浮液，将悬浮液放在40℃
‑
80℃烘箱中进行干燥，干燥后通过研磨得到黑色粉末；
[0028]步骤4，将黑色粉末放在通入H2/Ar的气氛炉中，然后于300℃
‑
400℃下加热1h
‑
3h，最后冷却至室温，得到电催化剂RuPt/C。
[0029]本专利技术的一种通过电催化C
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N还原偶联构建仲胺类化合物的方法，其原理是利用工业原料和生物质资源生产具有附加值的仲胺类化合物(图1)。首先以硝基苯或含硝基苯的废水为原料电催化还原为苯胺。苯胺作为一种亲核试剂，能与含羰基的醛或酮反应形成席夫碱。因此，如果将苯甲醛等含羰基的试剂引入硝基苯的电催化还原体系中，可以形成C
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N键。电催化还原加氢可以取代化学还原剂或H2，将可逆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过电催化C
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N还原偶联构建仲胺类化合物的方法，其特征在于，以硝基苯和苯甲醛为原料，在电解体系中，电催化剂RuPt/C作为阴极，通过电化学阴极反应，制备得到仲胺类化合物。2.根据权利要求1所述的通过电催化C
‑
N还原偶联构建仲胺类化合物的方法，其特征在于，电催化剂RuPt/C的制备方法如下：步骤1，将Vulcan XC
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72碳载体分散于去离子水中，得到混合溶液A；步骤2，按照1：1的摩尔比将RuCl3·
xH2O和H2PtCl6·
6H2O溶解到混合溶液中，超声搅拌20min
‑
60min后得到混合溶液B；RuCl3·
xH2O和H2PtCl6·
6H2O中Ru和Pt的总和与Vulcan XC
‑
72碳载体的质量比为1：5；步骤3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王双印，杨春明，周波，逯宇轩，孔志杰，徐雷涛，杨天仪，邹雨芹，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：