一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用及其应用方法技术

本发明专利技术属于多组分反应技术领域，公开了一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用及其应用方法。本发明专利技术将银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂用于催化A3偶联反应中，由于给电子的叔丁基为复合催化剂提供了更多的电子，优化了氧化石墨烯材料上的电荷电子分布，在A3偶联反应中表现出最佳的催化效率与反应活性，其TON值与TOF值远高于现有文献报道的石墨烯基或氧化石墨烯基负载银的催化剂。本发明专利技术为构建具有高活性和高稳定性的GO基纳米分子反应器提供了新策略。纳米分子反应器提供了新策略。纳米分子反应器提供了新策略。

【技术实现步骤摘要】
一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用及其应用方法


[0001]本专利技术涉及多组分反应
，尤其涉及一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用及其应用方法。

技术介绍

[0002]多组分反应由于其操作过程简单、反应成本低和原子经济性等特点已成为实现有机分子多样性和复杂性的重要技术。其中醛、炔、胺三组份一锅法偶联(A3偶联)反应是生成某些药物及精细化学品关键中间体——炔丙基胺及其衍生物的典型方法之一。多年来，传统的多相催化剂尤其是以贵金属为活性中心的负载型催化剂受到活性金属负载量高、活性位点暴露少等因素的限制，而导致催化反应过程的原子经济性低，表现出低的转化数(TON)和转化频率(TOF)值。从分子和原子的角度调节金属负载型多相催化剂中金属的配位微环境，阐述其中电子的调控机制或许可以成为破解多相催化剂在有机合成过程中活性低和选择性差的关键密码。
[0003]众所周知，Ag只有一个稳定的氧化态Ag(I)，其电子构型更易于与有机分子的不饱和键形成配位作用，可以有效地降低反应能垒、促进反应进行。银纳米颗粒(AgNPs)由于具有较大的比表面积和较高的氧化还原电位，更有利于电子的传输，表现出优异的催化活性，因而被广泛地应用在光电传输、传感器、医药抗菌、降解、有机合成等不同领域。2003年Li课题组(Wei C,Li Z,Li C
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J.The First Silver
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Catalyzed Three
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Component Coupling ofAldehyde,Alkyne,andAmine[J].Organic Letters,2003,5(23):4473
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4475)首次使用AgI作为催化剂催化A3偶联反应以来，金属银因其在A3偶联反应中的高活性而被广泛关注。但是之前的这些研究多使用均相催化剂催化合成，导致了能源节约性差，因此近几年的研究逐渐转至设计非均相催化剂。
[0004]氧化石墨烯结构中富集了多种含氧官能团，因而具有许多卓越的物理及化学性质，例如比表面积大、导电率高、机械性能优良、高化学稳定性等，已逐渐在sp2碳基材料中脱颖而出，因此人们对于氧化石墨烯的结构改性研究十分重视。由于氧化石墨烯可作为金属氧化物、金属纳米粒子的理想碳基载体，因此其在分子膜化学、抗菌医药、光电催化、有机合成等领域取得了许多优异的成果。最近，Tang等人(Zhang X,Liu H,ShiY,et al.Boosting CO2Conversion with Terminal Alkynes by Molecular Architecture of Graphene Oxide
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Supported Ag Nanoparticles[J].Matter,2020,3(2):558
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570)提出一种新型的二维催化剂Ag/tert
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GO，作为促进CO2末端炔烃羧酸化的有效体系，为多相催化剂在分子水平上的设计及制备提供了很好的启发。
[0005]虽然已有各种催化剂可应用在多组分反应中。然而，现有技术还没有银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在多组分反应中的相关研究，此种复合催化剂在多组分反应中的反应机理也未知。因此，亟需提供一种方案来填补银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂应用在多组分反应中的空白，为多组分反应催化提供一种新的思路。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用及其应用方法，为多组分反应的催化提供一种新的途径。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用。
[0009]进一步的，在所述一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用中，所述银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂通过以下方法制备：
[0010](1)将氧化石墨烯超声分散于无水乙醇中，得到氧化石墨烯分散液；在氧化石墨烯分散液中加入偶氮二异丁腈与4
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叔丁基苯胺、4
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硝基苯胺或苯胺三者中的任一种，进行缩合反应，第一次离心，得到功能化氧化石墨烯材料；
[0011](2)将AgNO3溶液、N,N
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二甲基甲酰胺、步骤(1)制备的功能化氧化石墨烯材料混合反应，第二次离心，得到银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂；
[0012]步骤(1)中，所述氧化石墨烯与所述无水乙醇的质量体积比为10mg：1～2mL，所述氧化石墨烯与所述4
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叔丁基苯胺、所述4
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硝基苯胺或所述苯胺的质量摩尔比独立的为150mg：8～11mmol，所述氧化石墨烯与所述偶氮二异丁腈的质量比为10：1～3；
[0013]步骤(2)中，所述AgNO3溶液的浓度为18～12mg/mL，所述功能化氧化石墨烯材料与所述AgNO3溶液中AgNO3的质量比为1：1～3；所述功能化氧化石墨烯材料与所述N,N
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二甲基甲酰胺的质量体积比为25mg：0.5～3mL。
[0014]进一步的，在所述一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用中，步骤(1)中，所述缩合反应的温度为20～35℃，所述缩合反应的时间为1～5h，所述缩合反应在超声下进行，所述超声的频率为60～100Hz；步骤(2)所述混合反应的温度为20～25℃，步骤(2)所述混合反应的时间为8～12h；步骤(1)所述第一次离心与步骤(2)所述第二次离心的转速独立的为8000～12000r/min。
[0015]本专利技术还提供了一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用方法，包括以下步骤：
[0016]具有芳香醛结构的原料、具有环状基炔结构的原料与胺类原料在溶剂中混合，加入银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂，升温进行偶联反应，得到具有苯丙炔胺结构的产物。
[0017]进一步的，在所述一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用方法中，所述胺类原料包括四氢吡咯、哌啶、吗啉中的任一种；所述溶剂包括甲醇、乙醇、水、乙腈、N,N
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二甲基甲酰胺或二氯甲烷中的任一种。
[0018]进一步的，在所述一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用方法中，所述具有芳香醛结构的原料、所述具有环状基炔结构的原料与所述胺类原料的摩尔比独立的为1.0：1.0～1.5：1.1～1.3；所述银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂与所述具有芳香醛结构的原料的质量摩尔比为1～5mg：1.0mmol。
[0019]进一步的，在所述一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用方法中，所述具有芳香醛结构的原料与所述溶剂的摩尔体积比为1.0mmol：0～2mL。
[0020]进一步的，在所述一种银本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用。2.如权利要求1所述的一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用，其特征在于，所述银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂通过以下方法制备：(1)将氧化石墨烯超声分散于无水乙醇中，得到氧化石墨烯分散液；在氧化石墨烯分散液中加入偶氮二异丁腈与4
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叔丁基苯胺、4
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硝基苯胺或苯胺三者中的任一种，进行缩合反应，第一次离心，得到功能化氧化石墨烯材料；(2)将AgNO3溶液、N,N
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二甲基甲酰胺、步骤(1)制备的功能化氧化石墨烯材料混合反应，第二次离心，得到银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂；步骤(1)中，所述氧化石墨烯与所述无水乙醇的质量体积比为10mg：1～2mL，所述氧化石墨烯与所述4
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叔丁基苯胺、所述4
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硝基苯胺或所述苯胺的质量摩尔比独立的为150mg：8～11mmol，所述氧化石墨烯与所述偶氮二异丁腈的质量比为10：1～3；步骤(2)中，所述AgNO3溶液的浓度为8～12mg/mL，所述功能化氧化石墨烯材料与所述AgNO3溶液中AgNO3的质量比为1：1～3；所述功能化氧化石墨烯材料与所述N,N
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二甲基甲酰胺的质量体积比为25mg：0.5～3mL。3.如权利要求2所述的一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用，其特征在于，步骤(1)中，所述缩合反应的温度为20～35℃，所述缩合反应的时间为1～5h，所述缩合反应在超声下进行，所述超声的频率为60～100Hz；步骤(2)所述混合反应的温度为20～25℃，步骤(2)所述混合反应的时间为8～12h；步骤(1)所述第一次离心与步骤(2)所述第二次离心的转速独立的为8000～12000r/min。4.一种银负载功能化氧化石墨烯复合催化剂在A3偶联反应中的应用方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，刘万毅，常雅娟，詹海鹃，李翔，汶建彤，陈小燕，
申请(专利权)人：宁夏大学，
类型：发明
国别省市：