【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物炭负载的铁单原子催化剂、苯胺类化合物和4-羟基-2-丁酮的醇胺化反应。
技术介绍
1、c-n键作为一种重要的结构片段存在于众多生物活性分子和药物分子中，被广泛用于精细化工和医药领域中，列如合成β-氨基酸、β-氨基醇、1,3-二氨基烷烃、内酰胺、尼可霉素等。合成c-n键的方法很多，比如卤代烃取代反应、aza-michael加成反应、芳香卤代烃偶联反应、mannich反应、高烯醇或烯丙醇氧化胺化反应等。胺直接取代醇羟基是制备c-n键的重要方法之一，原料易得，副产品为h2o，绿色环保而且原子经济性高。但是，无论是热力学性质还是动力学性质，羟基都不是一个好的离去基团，需要事先转变成卤代烃、对甲苯磺酸酯、磺酸酯等。醇羟基的直接取代反应被药物圆桌会议选为十大绿色化学关键研究领域之一。
2、1981年，grigg和watanabe几乎同时报道了铑、铱和钌催化胺直接取代醇羟基的反应，开启了胺直接取代醇羟基的研究。此后，多种催化胺直接取代醇羟基的方法被报道，催化剂涉及银、金、铱、钯、铼、钌、钴、铜、铁、锰、镍等金属盐或配合物，双金属催化体系和非金属催化体系(酶、醛、酮、碘、碳材料和有机膦)也被报道。
3、本专利技术首次将生物炭负载的铁单原子催化剂用于催化4-羟基-2-丁酮和苯胺类化合物的醇胺化反应。本专利技术的方法快速简便、环保、成本低廉、易于工业化，制备的生物炭负载铁单原子催化剂稳定性好，在醇胺化反应领域具有良好的应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术公
2、以4-羟基-2-丁酮和不同的苯胺类化合物为反应底物，使用生物炭负载的铁单原子催化剂，丙酮或丁酮为溶剂，在氮气氛围中，室温下反应得n-烷基化产物。本专利技术首次使用桑黄菌作为炭载体的热解前体制备单原子催化剂。本专利技术制备的生物炭单原子催化剂具有类似碳纳米管的形貌。本专利技术首次将铁单原子催化剂用于催化苯胺和4-羟基-2-丁酮的醇胺化反应。
3、上述技术方案中，2-5g(优选3-4g)桑黄菌丝先在150ml生理盐水中超声分散，然后于分散液中加入铁离子的摩尔量为2-6mmol(优选5-5.5mmol)的可溶性铁盐，在60-100℃(优选80-90℃)条件下表面络合铁离子。
4、上述技术方案中，超声分散预处理的时间为20-50min，优选30-40min；超声处理功率40-100kw；表面络合铁离子的时间为12-24h；桑黄菌丝表面络合铁离子后，冷却到室温，离心，收集桑黄菌丝用水洗涤后，冷冻干燥。
5、上述技术方案中，可溶性锰盐为氯化铁、硝酸铁、或硫酸铁中的一种。
6、上述技术方案中，桑黄菌丝热解温度600-1000℃(优选700-800℃)，时间1-4h(优选1-2h)。
7、上述技术方案中，惰性气氛为氮气或氩气中的一种；1g干燥后桑黄菌丝通惰性气氛的气流速率为10-30ml/min；从室温升温到热解温度的升温速率为2-5℃/min；热解后从热解温度降温到40℃的降温速率为2-5℃/min；制备的生物炭负载的铁单原子催化剂具有类似碳纳米管的形貌。铁以单原子形式分散于生物炭载体上。
8、上述技术方案中，在氮气氛围中，生物炭负载的铁单原子催化剂催化4-羟基-2-丁酮和不同的苯胺类化合物发生醇胺化反应制备4-(n-苯基)-2-丁酮类化合物。
9、上述技术方案中，不同的苯胺类化合物为苯胺、2-氯苯胺、3-溴苯胺、4-氟苯胺、2-甲基苯胺、3-甲氧基苯胺、4-硝基苯胺、4-三氟甲基苯胺
10、上述技术方案中，4-羟基-2-丁酮于溶剂中的浓度为0.5-1mol/l，优选浓度0.5mol/l；苯胺类化合物于溶剂中的浓度为0.5-1mol/l，优选浓度0.5mol/l。4-羟基-2-丁酮和苯胺类化合物的用量摩尔比为1:2-2:1，优选摩尔比为1:1。生物炭负载的铁单原子催化剂的用量为10-30mg，优选20mg。反应时间为4-12h，优选为8h。
11、由于上述方案运用，本专利技术与现有的技术相比具有下列优点：
12、1.本专利技术首次使用桑黄菌丝作为炭载体的热解前体制备生物炭负载的铁单原子催化剂，无需使用不可再生的碳源、昂贵的模板剂、活化剂和杂原子源，生物炭负载的铁单原子催化剂可以回收再使用；
13、2.该反应无需额外添加碱性添加剂；
14、3.该反应在室温条件下进行，无需加热；
15、4.该反应选择性好，没有其他的副产品。
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1.一种生物炭负载的铁催化剂，其特征在于：采用桑黄菌丝作为生物炭热解前体，桑黄菌丝在生理盐水中分散，然后于分散液中加入可溶性铁盐，在桑黄菌丝表面络合铁离子；固液分离收集桑黄菌丝，洗涤后冷冻干燥，然后在惰性气氛中热解桑黄菌丝获得生物炭负载的铁单原子催化剂。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：
6.根据权利要求1或5所述的催化剂，其特征在于：
7.一种权利要求1-6任一所述的生物炭负载的催化剂在4-羟基-2-丁酮和苯胺类化合物的醇胺化反应中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：，其特征在于：
9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种生物炭负载的铁催化剂，其特征在于：采用桑黄菌丝作为生物炭热解前体，桑黄菌丝在生理盐水中分散，然后于分散液中加入可溶性铁盐，在桑黄菌丝表面络合铁离子；固液分离收集桑黄菌丝，洗涤后冷冻干燥，然后在惰性气氛中热解桑黄菌丝获得生物炭负载的铁单原子催化剂。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：
3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于：
4.根据权利要...
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