一种紫外光驱动二硒化钼纳米碳材料多相催化硝基芳烃还原的方法技术

本发明专利技术开发了一种新的在紫外光驱动下的多相催化硝基芳烃选择性还原的方法。该方法设计合成并使用了一种新型的二硒化钼纳米碳材料作为反应的催化剂，利用硝基芳烃作为原料，异丙醇作为反应氢源，在室温环境下通过紫外光驱动进行多相催化还原，可以成功将硝基芳烃还原为对应的芳香胺。该方法具有反应条件温和、反应操作简便、反应污染较小等优点。反应污染较小等优点。反应污染较小等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种紫外光驱动二硒化钼纳米碳材料多相催化硝基芳烃还原的方法


[0001]本专利技术涉及一种光驱动多相催化硝基芳烃还原的方法，具体地说涉及一种紫外光驱动二硒化钼纳米碳材料多相催化硝基芳烃还原的方法，属于有机光化学与多相催化领域。

技术介绍

[0002]含氮化合物是具有重要商业价值的大宗化学品、特种化学品和药品。它广泛存在于自然界已有的物质中，具有良好的生物活性。有机含氮化合物大致可以划分成硝基化合物、胺类化合物、腈类与异腈类化合物等，其中，硝基化合物和胺类化合物是有机含氮化合物中非常重要的两个分支。硝基化合物可用于炸药、化纤、橡胶等产品的工业生产。胺类化合物可用于农用化学品、表面活性剂以及聚合物等的生产。因此，硝基化合物和胺类化合物的研究有着十分重要的意义。
[0003]二硒化钼(MoSe2)是一个窄带隙半导体材料，它对于光的吸收可以延伸到红外区，这使得它能够充分的利用太阳光。同时，MoSe2也是一类具有良好的抗光腐蚀稳定性能的物质，这些优点使得MoSe2在光催化应用中具有潜在的价值。但是，目前使用MoSe2进行光催化应用的报道仍然较少，主要是由于MoSe2的容易聚集的性质以及容易和光生电子发生相对较高的复合形成光生电子
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空穴对的特性，MoSe2的光催化活性受到限制，因而限制其光催化的应用。据文献报道，MoSe2可以通过构建异质结的方式提高其光催化活性，构建异质结可以有效的分离和转移光生电子和空穴对，常使用的构建异质结的方式有：将MoSe2与氧化石墨烯、碳纳米纤维等碳材料复合，或者与NiSe、ZnIn2S4、HfS2等半导体材料复合构建。目前，已经公开一种二硒化钼纳米碳材料的制备工艺【参考文献：CN202210476918.8】。我们设想利用该二硒化钼纳米碳材料作为多相催化剂，设计一种硝基芳烃的光催化选择性还原方法。

技术实现思路

[0004]区别于现有的多相催化硝基还原方法，我们发展了一种紫外光驱动二硒化钼纳米碳材料多相催化硝基芳烃还原的方法。本方法利用二硒化钼纳米碳材料为催化剂，以硝基芳烃为原料，异丙醇为反应氢源，在室温环境下通过紫外光照射，可以实现硝基芳烃的多相光催化还原。
[0005]为实现上述专利技术目的，本专利技术提出以下的技术方案：
[0006][0007]本方案是以硝基芳烃I为原料，在二硒化钼催化剂存在下，使用异丙醇作为溶剂，添加马来酸作为反应的添加剂，在室温环境下通过紫外光照射进行选择性硝基还原反应，
得到芳香胺II。
[0008]作为一个优选的方案，所述的硝基芳烃I具有式1所示结构：
[0009][0010]其中，Ar为各种取代的苯基、各种取代的萘基。本专利技术的硝基芳烃中Ar可以为各种取代的苯基，包括单取代苯基和多取代苯基，且取代基的位置不受限制，例如2号位被甲基、乙基、氯原子等取代的苯基，也例如3号位和4号位被甲基双取代的苯基等等。Ar可以为各种单取代的萘基，且取代基的位置不受限制。
[0011]作为一个优选的方案，所述的芳香胺II具有式2所式结构：
[0012][0013]其中，Ar为各种取代的苯基、各种取代的萘基。本专利技术的硝基芳烃中Ar可以为各种取代的苯基，包括单取代苯基和多取代苯基，且取代基的位置不受限制，例如2号位被甲基、乙基、氯原子等取代的苯基，也例如3号位和4号位被甲基双取代的苯基等等。Ar可以为各种单取代的萘基，且取代基的位置不受限制。
[0014]作为一个优选的方案，所述二硒化钼催化剂的用量为硝基芳烃反应当量的3％～14％。二硒化钼催化剂用量增加对于目标产物的收率有着较为明显的提升，当二硒化钼催化剂的用量超出硝基芳烃反应当量的10％时，目标产物的收率没有明显提升。
[0015]作为一个优选的方案，所述马来酸的用量为硝基芳烃反应当量的0.5～1倍。添加马来酸后，目标产物收率有明显提升，当马来酸用量达到2硝基芳烃反应当量的0.5倍时，反应的目标产物收率达到良好，随着马来酸用量的增加，目标产物收率开始下降。
[0016]作为一个优选的方案，所述反应采用的溶剂为异丙醇。使用其他溶剂如甲醇、乙醇、1,4
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二氧六环时，目标产物收率较差。
[0017]本专利技术的紫外光驱动二硒化钼纳米碳材料多相催化硝基芳烃选择性还原反应可能存在的具体反应原理：异丙醇在光照以及二硒化钼催化剂存在的条件下，释放氢生成丙酮。硝基苯与异丙醇释放的氢结合还原生成亚硝基苯，并进一步氢化还原为苯基羟胺，最后苯基羟胺再与与异丙醇释放的氢结合还原得到苯胺。相对现有技术，本专利技术技术方案具有以下优点：
[0018]第一，该方法对多种官能团具有耐受性；
[0019]第二，该方法简单、温和、绿色且能有效地合成芳香胺；
[0020]第三，该方法只需一步反应，目标产物收率可达66％，
[0021]第四，该方法对于工业化大规模生产具有一定的可行性。
附图说明
[0022]图1为所提出的紫外光驱动二硒化钼纳米碳材料多相催化硝基芳烃选择性还原的方法；图2为苯胺的核磁共振氢谱；图3为苯胺的核磁共振碳谱。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术的上述特征、优点和目的能够更加明了易懂，下面结合具体实施方式对本
技术实现思路
做详细的说明。上面的描述中阐述了许多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。
[0024]以下实施例中涉及的反应原料和催化剂，如果没有特殊说明，都为市面上常规的市售商品化试剂。
[0025]条件优化实验：以光驱动硝基苯的选择性还原为例进行说明，通过对催化剂的用量、溶剂选择、酸/碱的选择与用量、反应时间及光源等条件进行优化，通过气相色谱仪监测反应产率，获得最佳反应条件，最佳反应条件下的具体反应如下：
[0026]在10mL反应管中加入硝基苯0.2mmol，二硒化钼催化剂0.02mmol，马来酸0.1mmol，加入3.0mL异丙醇作为溶剂，在室温环境下通过功率为72W且波长为365
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375nm紫外光照射，反应12h。反应结束后，加入二苯醚作为内标，充分震荡后离心，分离出上层清液，并使用气相色谱仪检测，得到硝基苯的转化率为>99％，苯胺的选择率为66％。通过石油醚与乙酸乙酯的配比溶剂进行柱层析分离，得到目标产物苯胺，得到淡黄色油状液体。
[0027][0028][0029]从上述表中实验组1～5可以看出，随着二硒化钼催化剂用量的增加，反应的目标产物选择率也随之增加，在二硒化钼催化剂用量达到硝基苯反应当量的10％～14％时，反应的目标产物选择率较好。
[0030]从上述表中实验组1及6～12可以看出异丙醇是较好的反应溶剂，并且在该溶剂中反应时可以获得较高的反应物转化率与目标产物选择率。
[0031]从上述表中实验组1及13～16可以看出，无光照时反应不会发生，而且随着光照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外光驱动二硒化钼纳米碳材料多相催化硝基芳烃还原的方法，其特征在于，硝基芳烃的光催化还原方法如下：以硝基芳烃I为原料，在二硒化钼催化剂存在下，使用异丙醇作为溶剂，添加马来酸作为反应的添加剂，在室温环境下通过紫外光照射进行选择性硝基还原反应，得到芳香胺II。2.根据权利要求1所述的一种紫外光驱动二硒化钼纳米碳材料多相催化硝基芳烃还原的方法，其特征在于：所述的硝基芳烃I具有式1所示结构：其中，Ar为各种取代的苯基、各种取代的萘基。3.根据权利要求1所述的一种紫外光驱动二硒化钼纳米碳材料多相催化硝基芳烃还原的方法，其特征在于：所述的芳香胺II具有式...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱仁华，曾棣舒，王锋，杨寅材，卞梦茹，邓伟，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：