一种天然核桃壳粉磺酸催化剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种天然核桃壳粉磺酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将天然核桃壳研磨成粉末状，加入CH

Preparation and application of a kind of natural walnut shell powder sulfonic acid catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种天然核桃壳粉磺酸催化剂的制备方法及其应用
本专利技术属于有机催化合成
，具体涉及一种天然核桃壳粉磺酸催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
酯类和酰胺类化合物在医药、农药的合成方面发挥着关键的作用，通过酯类或酰胺化反应，可以顺利合成出广泛应用在农业、工业、医药等方面的化合物。因此，研究酯类和酰胺类化合物的绿色合成具有极其重要的意义。在现有的合成方法中，产物收率不高，反应条件不绿色一直是普遍存在的问题；其次，部分催化剂都是有毒的且普遍价格昂贵；而且在这些类型反应中一般需要使用有机溶剂，甚至是无水有机溶剂，增加了实验操作的繁琐性、也为环境保护带来了不小压力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种天然核桃壳粉磺酸催化剂的制备方法。本专利技术的另一目的在于提供一种酯与酰胺类化合物的微波催化制备方法。本专利技术采用异相催化，异相催化在有机合成中具有催化剂快速回收、及重复使用等优势。此外本专利技术还利用了微波辅助加热技术，微波加热是物质在电磁场中由介质损耗引起的体积加热，在高频变换的微波能量场作用下，分子运动由原来杂乱无章的状态变为有序的高频振动，从而使分子动能转变为热能，其能量通过空间或媒介以电磁波的形式传递，实现分子水平上的搅拌，达到均匀加热的目的，大大加速了反应的进行，从而降低了反应时间，提高了反应效率。本专利技术的具体技术方案如下：一种天然核桃壳粉磺酸催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)将天然核桃壳研磨成粉末状，加入CH2Cl2搅拌均匀；(2)在0℃，向步骤(1)所得的物料中逐滴滴入氯磺酸，滴加完毕后于室温下搅拌4-6h，然后用乙醇充分洗涤，最后在室温下干燥，得到所述天然核桃壳粉磺酸催化剂。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述天然核桃壳、CH2Cl2和氯磺酸的比例为8-12g∶23-35mL∶3-5mL。本专利技术的另一技术方案如下：一种酯与酰胺类化合物的微波催化制备方法，包括如下步骤：A、将醇化合物/酚化合物/胺化合物、乙酸酐、上述制备方法所制备的天然核桃壳粉磺酸催化剂和磁子混合后，置于微波反应器中进行反应；B、将步骤A所得的物料经离心、旋蒸和柱色谱分离纯化，即得相应的酯类化合物或酰胺类化合物；上述醇化合物的结构式为其中R1为氢、2-氯或4-氯；上述酚化合物的结构式为其中R2为2-氯、4-溴、4-硝基或萘基；上述胺化合物的结构式为R3-NH2，其中R3为氢、2-氯、2-硝基、苯甲基、4-甲氧基或4-甲基；所制得的相应的酯类化合物的结构式为或所制得的相应的酰胺化合物的结构式为R3-NHAc。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述醇化合物/酚化合物/胺化合物、乙酸酐和天然核桃壳粉磺酸催化剂的比例为4.5-4.7mmol∶1.1-1.3eq∶40-60mg。进一步优选的，所述醇化合物/酚化合物/胺化合物、乙酸酐和天然核桃壳粉磺酸催化剂的比例为4.6mmol∶1.2eq∶50mg。在本专利技术的一个优选实施方案中，所述步骤A的反应条件为：微波辐射功率280-320W，反应温度45-55℃，反应时间为4-6min，反应过程通过TLC监测。进一步优选的，所述步骤A的反应条件为：微波辐射功率300W，反应温度50℃，反应时间为5min，反应过程通过TLC监测。本专利技术的有益效果是：本专利技术合成了一种天然核桃壳粉磺酸催化剂，并将其在微波中成功用于催化醇、酚和胺的乙酰化反应，并且系列合成了酯、酰胺类化合物，与传统试管反应相比，本专利技术的天然核桃壳粉磺酸催化剂容易制备，成本低，反应活性高，反应时间短，催化剂能快速分离且产物收率高(最高96％，最低86％)的优点。附图说明图1为本专利技术中的天然核桃壳粉磺酸催化剂WSP-SO3H的制备工艺流程图。具体实施方式以下通过具体实施方式对本专利技术的技术方案进行进一步的说明和描述。如图1所示，下述实施例中的天然核桃壳粉磺酸催化剂WSP-SO3H的制备方法包括：(1)将天然核桃壳10g研磨成粉末状，加入CH2Cl230mL搅拌均匀；(2)在0℃，向步骤(1)所得的物料中逐滴滴入氯磺酸4mL，滴加完毕后于室温下搅拌5h，然后用乙醇充分洗涤，最后在室温下干燥，得到所述天然核桃壳粉磺酸催化剂WSP-SO3H。下述各实施例的的合成路线如下：其中，R1为氢、2-氯或4-氯；R2为2-氯、4-溴、4-硝基或萘基；R3为氢、2-氯、2-硝基、苯甲基、4-甲氧基或4-甲基。实施例1乙酸苄酯的制备(结构式如下)：在试管中依次加入苄醇(4.6mmol)、乙酸酐(1.2eq)、WSP-SO3H(50mg)、磁子，接着将试管放入微波反应器，设置反应条件为：微波辐射功率300W，反应温度50℃，反应时间为5min，反应过程通过TLC监测，反应完成后收集产物，通过离心、旋蒸、柱色谱分离纯化得到产物，产率为95％。该产物的红外和核磁表征如下：FT-IR(KBr，cm-1)：3034，2955，1734，1497，1455，1379，1024，964，920；1HNMR(500MHz，CDCl3)δ：7.41-7.34(m，5H)，5.15(s，2H)，2.13(s，1H).实施例2乙酸2-氯苄酯的制备(结构式如下)：在试管中依次加入2-氯苄醇(4.6mmol)、乙酸酐(1.2eq)、WSP-SO3H(50mg)、磁子，接着将试管放入微波反应器，设置反应条件为：微波辐射功率300W，反应温度50℃，反应时间为5min，反应过程通过TLC监测，反应完成后收集产物，通过离心、旋蒸、柱色谱分离纯化得到产物。该产物的红外和核磁表征如下：FT-IR(KBr，cm-1)：3065，2959，1735，1478，1443，1379，1028，969，919；1HNMR(500MHz，CDCl3)δ：7.38(d，1H)，7.30-7.20(m，4H)，5.21(s，1H)，2.10(t，3H).实施例3乙酸4-氯苄酯的制备(结构式如下)：在试管中依次加入4-氯苄醇(4.6mmol)、乙酸酐(1.2eq)、WSP-SO3H(50mg)、磁子，接着将试管放入微波反应器，设置反应条件为：微波辐射功率300W，反应温度50℃，反应时间为5min，反应过程通过TLC监测，反应完成后收集产物，通过离心、旋蒸、柱色谱分离纯化得到产物，产率为96％。该产物的红外和核磁表征如下：FT-IR(KBr，cm-1)：3034，2958，1742，1494，1449，1379，1031，968，919；1HNMR(500MHz，CDCl3)δ：7.34(d，J＝8.54Hz，2H)，7.30(d，J＝8.30Hz，2H)，5.08(s，1H)，2.11(t，3H).实施例4...

【技术保护点】
1.一种天然核桃壳粉磺酸催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n(1)将天然核桃壳研磨成粉末状，加入CH

【技术特征摘要】
1.一种天然核桃壳粉磺酸催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将天然核桃壳研磨成粉末状，加入CH2Cl2搅拌均匀；
(2)在0℃，向步骤(1)所得的物料中逐滴滴入氯磺酸，滴加完毕后于室温下搅拌4-6h，然后用乙醇充分洗涤，最后在室温下干燥，得到所述天然核桃壳粉磺酸催化剂。


2.如权利要求1所述的的制备方法，其特征在于：所述天然核桃壳、CH2Cl2和氯磺酸的比例为8-12g∶25-35mL∶3-5mL。


3.一种酯与酰胺类化合物的微波催化制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
A、将醇化合物/酚化合物/胺化合物、乙酸酐、权利要求1或2所述的制备方法所制备的天然核桃壳粉磺酸催化剂和磁子混合后，置于微波反应器中进行反应；
B、将步骤A所得的物料经离心、旋蒸和柱色谱分离纯化，即得相应的酯类化合物或酰胺类化合物；
上述醇化合物的结构式为其中R1为氢、2-氯或4-氯；
上述酚化合物的结构式为其中R2为2-氯、4-溴、4-硝基或萘基；
上述胺化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊兴泉，廖旭，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35