[发明专利]一种具有二维开放式疏水空间的疏水催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，特别是提供了一种模拟生物体内磷脂双分子层结构，具有二维开放式疏水空间的催化剂及其制备方法。

背景技术

选择性氧化反应是将大多数化合物转化为高产值的含氧化合物的核心技术。在常见催化选择性氧化的金属催化剂中，由于Ru具有0到+8的价态，经由不同的氧化机理形成多种氧化态，所以可以高效的催化多种氧化反应如烷烃氧化，烯烃类化合物环氧化及其氧化裂解，醚、醇类化合物氧化和胺、酰胺类化合物氧化。然而，Ru作为稀有贵金属，其有限的产量和高昂的价格局限了Ru商业上的大规模应用，于是，贵金属Ru的替代引发了广泛的关注。并且，多数的普通金属无法达到钌催化的高活性。那么如何利用普通金属替代贵金属Ru构建既经济又高效的催化剂成为一个挑战。

研究人员从自然界获得启发，通过模仿自然界中酶的疏水结构，提高体系催化活性。例如内部疏水外部亲水的环糊精体系，可以有效的催化烯烃环氧化、Aldo反应等；内部具有催化核心，外部具有径向分布的疏水支链的树枝状分子，也可有效的催化如Aldo反应、烃类的氧化等反应。这些具有疏水结构的催化剂，通过疏水作用力富集大量底物从而提高催化活性。然而这类具有三维结构的催化剂体系，由于其严格的几何尺寸和有限的内部空间对底物的进入和产物的扩散都有限制作用。而生物界中磷脂双分子层提供一类二维的疏水结构，模拟磷脂双分子层结构可使底物更易于接近活性中心并且增大了产物的扩散进而减少产物抑制作用。因此，仿磷脂双分子层结构得到越来越多的关注，但关于其催化方面应用的报道却仍十分少见。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保持选择性的同时高效催化选择性氧化反应，达到替代甚至超过钌催化活性的含有普通金属催化体系的制备方法。

本发明的催化体系以双金属复合氢氧化物又称为水滑石（Layered Double Hydroxides,简写为LDHs）作为超分子体系的主体，为金属配合物-水滑石复合结构。采用水滑石作为主体，可以利用水滑石具有可交换阴离子、层间距可调的特性，通过离子交换方法插层阴离子型双亲分子，构建二维开放的弹性疏水空间。利用正丁醇溶胀阴离子型双亲分子插层的水滑石，增大层间距，此时加入金属配合物通过疏水作用力做为驱动力使其进入层间，蒸发溶剂重组，得到所设计的催化剂。这种方法可以避免共价结合法的繁琐操作、较难实现的合成反应，并且在阴离子型双亲分子支撑的层内有限空间内通过疏水作用力大量富集底物，并由于其开放的二维空间减少对底物离去的抑制作用，有效的增大了活性中心的催化活性。