[发明专利]一种碱促进氮杂环化合物脱氢制备氢气的方法

说明书

本发明公开了一种碱促进的氮杂环脱氢制备氢气的方法。以吲哚啉类、1,2,3,4‑四氢喹啉类、1,2,3,4‑四氢喹喔啉类为起始原料，在廉价易得的碱的作用下，制备氢气，同时得到吲哚类、喹啉类、喹喔啉类化合物。该方法原料易得、操作简便、反应效率高，其官能团具有多样性。

技术领域

本发明涉及一种碱促进氮杂环化合物脱氢制备氢气的方法。

背景技术

随着对环境保护的日益重视，寻找替代化石能源的方法越来越受到人们的关注。但是，新型能源替代化石能源依旧处于探索中。氢能作为一个可能的替代方案具有能量密度高，排放清洁等优点。因此，探索储氢方法具有重要的工业应用前景。

对于现阶段氢气储运的常规方式有高压气态储氢、低温液态储氢、储氢合金等。新型储氢方式有无机物储氢、有机物储氢、其他新型材料等。无机物储氢是通过化学键结合并释放的原理储氢，一些离子型非金属氢化物，如络合金属氢化物NH₃BH₄、NaBH₄等。此类化合物主要缺点是价格昂贵而且在在吸放氢速度的控制、氢化物循环复用等方面需要更完善的控制方案(M.Ismail,et al.J.Phys.Chem.C2018,122,23959-23967.)。有机液体化合物作为储氢介质也得到了较大的发展，现阶段最常见的是苯和甲苯，基本原理是苯(或甲苯)与氢反应生成环乙烷(或甲基环已烷)，环乙烷(或甲基环已烷)在1atm、室温条件下呈液态。此方法常用的多是有机金属催化剂，一定程度上提高了反应成本。有机物理吸附材料，例如碳高比表面活性炭、石墨纳米纤维和碳纳米管、介孔氧化硅及金属有机架构(MOFs)等也被应用于氢气的储存中(V.Stavila,et al.Chem.Rev.10.1021/acs.chemrev.8b00313.)。储氢技术是氢能作为广泛商用的关键。储氢材料的本质就是储氢材料与氢的可逆循环反应，如何更好的实现氢气的储存与释放过程，也是目前研究的主要方向。

发明内容

本发明的目的在于具有结构多样性的饱和氮杂环化合物为原料，经过氧化脱氢一步实现氢气的制备，同时合成不饱和氮杂环化合物。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

以吲哚啉类、1,2,3,4-四氢喹啉类、1,2,3,4-四氢喹喔啉类氮杂环化合物1为起始原料，在碱的促进下，无氧化剂条件下，发生脱氢反应，生成氢气(反应式1)。反应结束后按常规分离纯化方法进行产物分离和表征，得到目标产物。

技术方案特征在于：

以吲哚啉类、1,2,3,4-四氢喹啉类、1,2,3,4-四氢喹喔啉类化合物1为起始原料，在碱的促进下，无氧化剂条件下，发生脱氢反应，生成氢气。

吲哚啉类、1,2,3,4-四氢喹啉类、1,2,3,4-四氢喹喔啉类化合物1的分子结构式如下：

R₁选自氢、甲基、甲氧基、苯基、氟、氯、溴、三氟甲基，其中，R1的取代位置为2位、3位、4位，优选位置为3位、4位；R₂选自氢、甲基、甲氧基、苯基、氟、氯、溴、三氟甲基其中，R₂的取代位置为5位、6位、7位、8位，优选位置为6位、7位；其中n选自0或1；Y选自C或N。

制备路线如下述反应式所示：

R1选自氢、甲基、甲氧基、苯基、氟、氯、溴、三氟甲基，其中，R1的取代位置为2位、3位、4位，优选位置为3位、4位；R₂选自氢、甲基、甲氧基、苯基、氟、氯、溴、三氟甲基其中，R₂的取代位置为5位、6位、7位、8位，优选位置为6位、7位；其中n选自0或1；Y选自C或N。