[发明专利]一种还原N-杂芳烃化合物制备N-杂环类化合物的方法

说明书

本发明属于N‑杂环类化合物制备技术领域，具体涉及一种还原N‑杂芳烃化合物制备N‑杂环类化合物的方法：用到一种氮掺杂碳材料负载钯催化剂，该催化剂以氯化钾和氯化锌为致孔剂，葡萄糖和三聚氰胺作为碳源和氮源，通过高温热解得到氮掺杂碳材料，氮掺杂碳材料与Na₂PdCl₄进一步反应，得到氮掺杂碳材料负载钯催化剂，该催化剂可用于温和条件下催化加氢还原N‑杂芳烃类化合物反应。本发明中的催化剂制备方法简单，催化剂稳定性较好，可循环16次以上，具有良好的工业应用前景。

技术领域

本发明属于N-杂环类化合物制备技术领域，具体涉及一种还原N-杂芳烃化合物制备N-杂环类化合物的方法。

背景技术

近年来由于杂环化学在药物化合物和工业化学品领域的重要性日益增加，引起了广泛的关注。尤其，含氮杂环是许多天然或合成生物碱中发现的重要的亚结构。他们也是许多具有工业应用的化合物的基础，例如颜料，涂料的增白剂和用于电致发光器件的有机荧光团。目前工业上主要通过N-杂芳烃化合物(主要是喹啉)加氢法制备，反应通常需要较高温度和较高压力，易造成反应器局部过热，对设备要求高，且生产过程的安全隐患大。故开发N-杂环类化合物(主要是四氢喹啉)新的合成工艺及技术在工业上具有实际应用的意义。

目前N-杂芳烃类化合物(主要是喹啉)加氢主要通过贵金属催化剂催化，或需要在高温高压下进行，Bing Sun等使用贵金属Ru催化剂以氢气为氢源还原喹啉，在60bar氢气的压力下，100℃，3小时内底物的转化率和目标产物的选择性均达到99％【AppliedCatalysis A:General，2013，7，29，310-314】。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种催化还原N-杂芳烃类化合物制备N-杂环烃类化合物用的催化剂，其中催化剂为负载Pd的氮掺杂碳材料，以氯化钾和氯化锌为致孔剂，葡萄糖和三聚氰胺作为碳源和氮源，通过高温热解得到氮掺杂碳材料，氮掺杂碳材料与Na₂PdCl₄进一步反应，得到氮掺杂碳材料负载钯催化剂，简称Pd/CN。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种还原N-杂芳烃化合物制备N-杂环类化合物的方法，用到一种氮掺杂碳材料负载钯催化剂，所述催化剂以氮掺杂碳材料为骨架，骨架上负载活性组分单质钯，所述催化剂中Pd元素的质量含量为1-3wt.％。

进一步的，所述催化剂由以下方法制备而成：

(1)将质量比为1:2-2:1的三聚氰胺和葡萄糖混合物加入到质量比为5-8:2-4的KCl和ZnCl₂混合物中充分研磨均匀，在N₂保护下进行煅烧：从室温升温到200-300℃后保持4h，接着升温至700-900℃后保持4-8h，将煅烧后的产物洗涤、干燥得到氮掺杂碳材料：CN材料，所述葡萄糖和KCl的质量比为1-2:5-8(优选为1-2:7-8)；

(2)将步骤(1)得到的CN材料超声分散在水中，形成分散液，取氯钯酸钠Na₂PdCl₄溶解在水中，然后将Na₂PdCl₄水溶液加入上述CN材料分散液中，搅拌一小时后形成悬浮液，将NaBH₄的水溶液滴入上述悬浮液中，搅拌12h，分离出固体，洗涤，真空干燥后得到氮掺杂碳材料负载钯催化剂。

最佳的，步骤(1)中葡萄糖、三聚氰胺、KCl和ZnCl₂的质量比为1:1.5:7.65:3.45。