一种醇氨氧化制备酰胺的氧化锰/石墨烯催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种醇与氨水和氧气直接氨氧化制备酰胺的石墨烯负载的二氧化锰催化剂及其制备方法。在本发明专利技术中，首次使用石墨烯负载的MnO2纳米棒复合物作为多相催化剂催化醇类化合物与氨水和氧气直接氨氧化反应。催化剂简单易得，并可以回收和重复使用，反应条件温和、且无废弃物生成，产物分离非常简单，具有很大的实际应用前景。上述催化剂在各种芳香醇（醛），不饱和醇（醛）和脂肪醇（醛）等有机物的氨氧化反应中均具有很好的活性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种醇与氨水和氧气直接氨氧化制备酰胺的石墨烯负载的ニ氧化锰催化剂及其制备方法。
技术介绍
酰胺是ー类重要的有机化合物，在生物学、化学以及聚合物领域有着极其重要的应用。例如，酰胺可以用来生产药物、精细化学品、农业化学制剂、聚合物、染料、色素、乳化剂和增塑剂等产品。但是，C-N键的形成仍然是人们面临的一大难题。目前，酰胺的合成 中使用最普遍的方法是采用活性羧酸衍生物的反应，例如酸、醛、酰卤、混合酸酐以及酯类与胺或酰基叠氮化合物作用，或者酰基肼类化合物与还原剂发生反应(CN201010549817.6，CN201010603154. 1，CN94100107. 5，CN00810821. 8，CNOl 134270. 6，CN03159472. 7)。改进的方法有在酸、碱、均相或多相过渡金属催化剂的作用下催化腈基衍生物得到相应的酰胺(CN99810960. 6，CN200710001709. 3，CN200810060773. 3，CN200810121730. I)。另夕卜，Beckmann重排、Aube - Schmidt重排和Staudinger反应也是使用比较普遍的方法。然而，现存的反应有许多缺点，比如第一种方法中使用了昂贵的原料(酸、醛、酰卤、混合酸酐等)，第二种合成路线中使用了有毒的无机氰盐，产生大量废弃的无机盐，反应条件苛刻，反应收率低，成本高；严重地阻碍了酰胺生产规模的扩大。因此，开发低成本、高产量、无废物，而且更加原子经济、环境友好的酰胺合成催化剂是亟待解决的问题。目前的研究表明，多相催化合成酰胺具有更高的催化效率和易于回收等优点。例如，Milstein 等人(Chem. Eur. J. 2011，17，11428 - 11431)报道了ー种 Ag/Al203 催化的一级或ニ级醇与ニ级胺无氧脱氢的酰胺合成途径，该过程需要加大量碱和采用甲苯作溶剂，且回流时间较长(24 小时)。Wang 等人(Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 8917-8921)制备了ー种水溶性的DNA负载纳米金催化剂，而且在相对温和的条件下，能够有效地催化醇与胺反应合成酰胺，但该过程采用一级或ニ级胺为原料，需要加入强碱(LiOH)，且反应时间较长(12小吋)。另外，钌基催化剂因其具有较高的催化活性和选择性，也被广泛地用在酰胺的合成反应中(原料为ー级腈，溶剂为水Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43，1576 - 1580)、(原料为ー级醇或醛，氨水和空气，溶剂为四氢呋喃Angew. Chem. Int. Ed.2009，48，6286 - 6288)、(原料为ー级醇或醛，氨水和空气，溶剂为四氢呋喃Top Catal.2010，53，479 - 486)。然而，这些反应存在许多弊端，比如使用ー级或ニ级胺为氮源、强碱、有机溶剤、采用贵金属、催化剂的稳定性过低等。因此，从环境与经济的角度出发，使用非贵金属作为多相催化剂具有更加广泛的应用前景。采用醇与氨水、氧气直接反应制备酰胺(如下列反应式)具有原料价廉易得、原子经济性高、废弃物排放量低等诸多优点，日本东京大学的研究人员曾采用负载的氢氧化钌(Top Catal (2010) 53:479 - 486)和多孔氧化锰分子筛(Angew. Chem. Int. Ed. 2011，50，I - 5)为催化剂进行上述合成反应，但是上述催化剂只有在昂贵的有机溶剂(ニ氧六环或者四氢呋喃)中才有足够的反应活性，这大大限制了其进ー步应用。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种醇与氨水、氧气直接氨氧化制备酰胺的催化剂及其制备方法，所述的催化剂是石墨烯负载的ニ氧化锰，其特征是，制备步骤如下 1)、将石墨烯和MnCl2· 4H20溶解在异丙醇中，超声2小时，获得均一的悬浊液，控制MnCl2 · 4H20与石墨烯的质量比在2:1 8:1，异丙醇与石墨烯的质量比在100:1 900:1 ； 2)、将上述悬浊液升温至7(Γ80度，搅拌回流； 3)、将KMnO4溶解在去离子水中，控制KMnO4与石墨烯的质量比在I:f 5: 1，水与石墨烯的质量比在50:1 300:1，将KMnO4溶液快速加入到上述悬浊液中，继续搅拌回流2小时； 4)、将反应后的悬浊液冷却至室温，抽滤、洗涤，然后在50°C真空干燥过夜。2.一种将权I所述的催化剂用于醇与氨水、氧气直接反应制备酰胺的方法，其特征在于，具体制备步骤如下 1)、取一定量的催化剂分散在的溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂仁峰，侯昭胤，吕秀阳，陈平，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：