室温下用负载型双金属催化剂制备苯并咪唑类化合物的方法技术

本发明专利技术属于光化学有机合成技术领域，特别涉及室温下用负载型双金属催化剂制备苯并咪唑类化合物的方法。该方法制备的苯并咪唑类化合物是以邻苯二胺与反应物醇为初始反应物，光催化剂为负载型双金属纳米颗粒，在有机溶剂中和搅拌条件下，在紫外光、可见光或太阳光的照射下，利用光源照射将邻苯二胺与反应物醇直接光催化转化为苯并咪唑及其衍生物；该方法反应条件温和，不需高温反应条件，室温下反应速率快，目标产物苯并咪唑的选择性高达95%以上。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于光化学有机合成
，特别涉及。该方法制备的苯并咪唑类化合物是以邻苯二胺与反应物醇为初始反应物，光催化剂为负载型双金属纳米颗粒，在有机溶剂中和搅拌条件下，在紫外光、可见光或太阳光的照射下，利用光源照射将邻苯二胺与反应物醇直接光催化转化为苯并咪唑及其衍生物；该方法反应条件温和，不需高温反应条件，室温下反应速率快，目标产物苯并咪唑的选择性高达95%以上。【专利说明】
： 本专利技术属于光化学有机合成
，特别涉及室温下用负载型双金属催化剂制 备苯并咪唑类化合物的方法。
技术介绍
： 苯并咪唑类化合物是一种含有两个氮原子的杂环化合物，是一类重要的有机合成 中间体且具有良好的生物活性，广泛应用于天然产物合成与制药行业。同时在高性能复合 材料、电子化学品、金属防腐蚀、感光材料等领域也显示出独特的性能。合成苯并咪唑的传 统方法是以邻苯二胺与有机羧酸或衍生物为原料，通过环化、脱水反应来进行，该方法通常 需要强酸、高温(大于200°C)等条件，反应时间长且产率较低；另一种方法是采用邻苯二胺 与芳香醛为原料，经缩合、环化和氧化制备苯并咪唑衍生物，该方法虽可一定程度上降低反 应温度，但往往需要加入化学计量甚至更多量的氧化剂，如2，3-二氯-5，6-二氰基-1，4-苯 醌(DDQ)、四乙酸铅、Μη02、过硫酸氢钾、氨基磺酸、偏钒酸铵、Ι2-Η20 2等，这些氧化剂有的本 身剧毒、或反应产生对环境有污染的副产物，给目标化合物的后续分离提纯造成了困难。近 来，有研究结果显示以三氟甲基磺酸盐为均相催化剂，氧气为氧化剂也可合成苯并咪唑，但 这些均相催化体系往往产生严重污染的副产物，而且催化剂不可重复回收利用。随着人们 对环境和能源关注的日益增加，迫切需要一种能够有效、清洁、廉价地生产苯并咪唑类化合 物的方法。近年来，光催化有机合成以其节能、高效、环境友好等优点引起了人们的广泛关 注，显示出了极大的潜在应用前景。在光源照射下，？1?(1、此、&等金属颗粒也可以被激发， 与载体氧化物之间产生电子转移，使得这些传统的热催化剂也可用于光催化有机合成领 域。纳米双金属催化剂因在许多热催化反应中两金属之间存在协同效应而成为研究的热 点。为此本专利技术设计Cu-Pt双金属负载型催化剂，并引入光源辐照，以期通过Cu、Pt两金属 粒子的光激发特性及其协同作用，实现苯并咪唑类化合物的高效合成。
技术实现思路
综上所述，为了克服现有技术问题的不足，本专利技术提供一种室温下用负载型双金 属催化剂制备苯并咪唑类化合物的方法，该方法反应条件温和，转化率与产物选择性高，适 用范围广。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为： -种:制备的苯并咪 唑类化合物是以邻苯二胺与反应物醇为初始反应物，光催化剂为负载型双金属纳米颗粒， 在有机溶剂中和搅拌条件下，利用光源照射将邻苯二胺与反应物醇直接光催化转化为苯并 咪唑及其衍生物； 所述的反应物醇为一级芳香醇或一级脂肪醇； 所述的光催化剂为以Cu和Pt纳米粒子为活性组分的负载型双金属催化剂，其中活 性组分Cu的含量为0.25~5. Owt %，Pt的含量为0.25~5. Owt %，其余组分为氧化物载体。 进一步，所述的氧化物载体为Ti〇2、Nb2〇5、Zr〇2、Ce〇2、Ta2〇5中的一种。 进一步，所述的有机溶剂为三氟甲苯、乙腈、甲苯、环己烷、二氯甲烷中的一种或几 种的任意混合物。 进一步，所述的负载型双金属催化剂质量与邻苯二胺摩尔数之比为2~40:1 (实施 例中负载型双金属催化剂质量与邻苯二胺摩尔数之比分别为10:0.3，20:0.5,10:5,5:0.5， 如果把邻苯二胺摩尔数都看作1的话，负载型双金属催化剂质量可在2~40之间选择），反应 物醇与邻苯二胺的摩尔数之比为2~20:1。 进一步，所述的邻苯二胺为：进一步，所述的反应物一级芳香醇为：[00151进一步，所述的反应物一级脂肪醇为：本专利技术的制备方法是： -种，包括负载型双 金属催化剂的制备和苯并咪唑类化合物的制备： 所述负载型双金属催化剂的制备方法包括以下步骤： 步骤（1)将氧化物载体粉末置于等摩尔浓度为0.01~0.1M的Cu(N〇3)^H2PtCl6的 混合溶液中，两溶液的体积比为2~10:1，室温搅拌1~3小时得到悬浮液A，以mL为单位的Cu (N03)4ra2PtCl6溶液总体积与以g为单位的氧化物载体重量之比为5~20:1，然后将浓度为 0.1~1.0M的赖氨酸溶液加入悬浮液A中并室温搅拌0.5~2小时，其中所加赖氨酸的摩尔数 是两种金属组分总摩尔数的3~10倍，所述的负载型双金属催化剂是以Cu和Pt纳米粒子为 活性组分，Cu的含量为0.25~5 . Owt %，Pt的含量为0.25~5 . Owt %，此时用浓度为0.01~ 0.5M的NaOH溶液调节悬浮液A的pH为8~9，制得混合液B; 步骤(2)向混合液B中逐滴加入浓度为0.1~0.8M的NaBH4溶液，其中所加 NaBH4的摩 尔数是两种金属组分总摩尔数的3~10倍，两种金属组分为Cu与Pt纳米粒子活性组分，Cu与 Pt的摩尔含量之比为2~10:l，Cu的含量为0.25~5.0wt%，Pt的含量为0.25~5.0wt%，然 后加入浓度为0.05~1.0M的HC1溶液1~10mL，得到混合物C，将所得混合物C室温静置8~48 小时，倾去上层清液，所得沉淀物经分离、水洗、干燥，并在氢气气氛下400°C煅烧0.5~3小 时，制得负载型双金属催化剂；所述苯并咪唑类化合物的制备是将负载型双金属催化剂在密闭条件下进行光催 化转化，光照时间为5~24小时;在玻璃反应器中加入负载型双金属催化剂和有机溶剂构成 的反应体系，其中所加负载型双金属催化剂的质量与有机溶剂体积之比为5~20:10,然后 再加入反应物一级醇与邻苯二胺的摩尔数之比2~20:1，密封反应器，可在5~24小时之间 选择不同的光照时间，在紫外光、可见光或太阳光的照射下，在有机溶剂中进行光催化氧化 与环化反应，高选择性地生成苯并咪唑类化合物，监控底物邻苯二胺的转化率，在其转化率 达到100%之前关闭光源，结束反应，然后过滤分离除去催化剂可得到产物苯并咪唑类化合 物。本专利技术的积极效果是： 1、本专利技术利用负载型双金属催化剂制备苯并咪唑类化合物的光化学方法，其反应 条件温和，转化率与产物选择性高，适用范围广。 2、本专利技术负载型双金属催化剂的制备过程简便、成本低廉，性能稳定；负载型双金 属催化剂与单金属负载型催化剂或氧化物载体相比，反应速率大大提高，且催化剂可分离 重复利用。 3、本专利技术是以邻苯二胺与一级醇为初始原料，Cu-Pt/氧化物为催化剂，并引入光 源辐照，以期通过Cu、Pt两金属粒子的光激发特性及其协同作用，实现苯并咪唑类化合物的 高效合成;在有机溶剂中和搅拌条件下，在紫外光、可见光或太阳光的照射下，进行光催化 氧化与环化反应，高选择性地生成苯并咪唑类化合物，选择性高达95%以上。【附图说明】图1为本专利技术实施例1中所用Cu-Pt/Ti02负载型双金属催化剂的透射电镜照片，可 看出按照本专利技术制得的负载型双金属催化剂中Cu-Pt纳米颗粒分布均匀。图2为本专利技术实施例1中所用Cu-Pt/Ti02负载型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种室温下用负载型双金属催化剂制备苯并咪唑类化合物的方法：其特征在于，制备的苯并咪唑类化合物是以邻苯二胺与反应物醇为初始反应物，光催化剂为负载型双金属纳米颗粒，在有机溶剂中和搅拌条件下，利用光源照射将邻苯二胺与反应物醇直接光催化转化为苯并咪唑及其衍生物；所述的反应物醇为一级芳香醇或一级脂肪醇；所述的光催化剂为以Cu和Pt纳米粒子为活性组分的负载型双金属催化剂，其中活性组分Cu的含量为0.25～5.0wt％,Pt的含量为0.25～5.0wt％，其余组分为氧化物载体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨娟，沈晓晓，时建朝，张丽娜，王潇晗，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41