[发明专利]一种利用光催化实现胺类化合物N-甲基化的方法

说明书

本发明属于光催化合成技术领域，特别涉及一种利用光催化实现胺化合物N‑甲基化的方法，包括如下步骤：1)将光催化剂TiO₂和N‑甲基化碳源加入到光催化反应器中构成反应体系，将反应体系在紫外光照射下并搅拌；2)向步骤1)得到的反应体系中加入还原剂和胺化合物，继续在紫外光照射下搅拌得到N‑甲基化产物。与现有技术相比，本发明制备方法的主要优点是：选用的原料成本低、毒性小；此外，反应条件温和，耗能较小，所用催化剂廉价易得，反应操作简单；最后产物产率高，选择性好。

技术领域

本发明属于光催化合成技术领域，特别涉及一种利用光催化实现胺类化合物N-甲基化的方法。

背景技术

N-甲基化的胺类化合物广泛存在于天然产物中，其同样也是工业上药物，染料以及其他精细化学品(例如农用化学品等)合成过程中的重要中间体。由于该类化合物的重要性，对其合成方法的研究也不断取得进展和突破。工业上的传统方法是通过Eschweiler-Clarke甲基化反应(Eschweiler-Clarke Methylation)，用毒性较大的甲醛或多聚甲醛为原料，利用羧酸作为还原剂实现胺的N-甲基化。实验室条件下，胺的N-甲基化反应的主要碳源包括甲醛、碘甲烷、甲醇、碳酸二甲酯、硫酸二甲酯等。使用这些碳源试剂反应时，往往需要通过特殊方法制备的催化剂，部分原料的毒性较大，并且反应通常需要加热，耗能较大。

TiO₂半导体由于在紫外光照射下能够产生空穴和电子，而这些光生载流子可以分别引发氧化和还原反应，因而广泛用于污染物降解和还原产氢等研究领域。然而，由于TiO₂的氧化能力太强，较难控制，所以将其氧化特性用于光催化合成的报道非常少见。并且，TiO₂的还原反应通常还需要和贵金属催化剂如Pt、Au等组成共生催化剂，成本较高。

发明内容

本发明的目的是改善现有技术中N-甲基化反应催化剂昂贵、反应耗能大、原料毒性大等问题，绿色、经济地合成N-甲基化的胺。

为了实现上述目的，本发明提供一种胺化合物N-甲基化的方法，包括如下步骤：

1)将光催化剂TiO₂和碳源试剂加入到光催化反应器中，将所得的混合物在紫外光下照射；

2)向步骤1)经照射后的混合物中加入还原剂和胺化合物，继续在紫外光下照射，得到N-甲基化的胺化合物。

根据本发明的方法，其中步骤1)中：

所述碳源试剂优选为甲醇；

根据本发明的优选实施方案，所述碳源试剂也可以作为反应溶剂。优选地，本发明的方法中可以仅使用碳源试剂作为溶剂。进一步优选地，当仅使用碳源试剂作为溶剂时，对其用量没有特别限制，可完全溶解反应原料、催化剂及其他反应助剂即可；或者，其用量不至于过大，导致反应原料、催化剂及其他反应助剂难以接触而阻碍反应进行；

所述光催化反应器优选为可以透过光源的反应器，例如透明的反应器；

优选地，在光催化剂TiO₂和碳源试剂加入到光催化反应器中后，将所述光催化反应器密封；进一步地，密封后不进行除氧步骤；

所述照射的时间可以是1小时以上，例如1～8小时，如2～3小时；优选地，所述照射在搅拌下进行；

作为实例，步骤1)得到的为悬浊液，进一步地，可以为蓝色悬浊液。

根据本发明的方法，其中步骤2)中：

所述还原剂可以选自C_1-5直链或支链脂肪族羧酸中的一种或多种，例如甲酸或乙酸；