[发明专利]一种铜石墨烯复合材料室温下催化合成α-酮酰胺的方法

说明书

本发明公开了一种铜石墨烯复合材料室温下催化合成α‑酮酰胺的方法。铜石墨烯复合材料由氧化石墨烯和铜盐溶液，通过化学还原法将铜和氧化石墨烯共还原后经煅烧处理而制得。铜石墨烯复合材料在室温下催化芳甲基酮和二级胺合成α‑酮酰胺反应中表现出高效的催化活性。同时，铜石墨烯复合材料制备方法简单、绿色环保，且能够重复套用。

技术领域

本发明属于功能化催化剂的制备及其应用领域，具体涉及一种基于化学还原法制备的铜石墨烯复合材料及其在室温下催化芳甲基酮与二级胺合成α-酮酰胺中的应用。

背景技术

α-酮酰胺是许多天然产物、生物活性物质和天然药物的核心骨架结构，具有独特的生物活性和药理学性质，也是一些重要化合物的关键中间体，因而得到了广泛的应用。同时该化合物可以作为官能团转化的前体，其合成方法得到了广泛的研究。其中，传统的代表性合成方法有α-羟基酰胺和α-氨基酰胺的氧化，过渡金属催化的双羰基化反应，α-酮酸和α-酮酰卤的酰胺化等。这些合成方法的催化体系大多数受到工艺合成复杂、产率低和反应条件苛刻等的限制，很难在工业生产方面进行实施。同时均相催化剂在反应体系中很难回收，即使痕量残留也会造成了产品的污染，妨碍了该类催化剂的大规模工业实施。近几年来随着科学家对C-H键活化研究的深入，芳甲基酮和二级胺直接氧化偶联合成α-酮酰胺的方法被报道出来，并且成为以前合成方法的可行性替代方法。因此，开发新型、绿色、高效的非均相催化剂来催化芳甲基酮和二级胺的反应具有重要的意义。

石墨烯是一种新型的由碳原子紧密堆积的二维纳米材料，具有完美的晶体结构和优异的物理化学性能。由于石墨烯具有独特的力学、热学、光学和电学性能，使其在复合材料、电化学传感、能量储存和催化领域有着广阔的应用前景。在有机催化领域，石墨烯作为优良的载体，通过水热还原，化学还原，热还原等方法将金属纳米粒子均匀地负载到石墨烯片层上，利用石墨烯和金属纳米粒子之间的协同作用起到了高效的催化作用。本发明通过化学还原的方法将铜纳米粒子负载到石墨烯上，利用铜纳米粒子和石墨烯之间的协同作用，高效地催化芳甲基酮与二级胺反应合成α-酮酰胺。

发明内容

本发明解决的问题在于提供了一种铜石墨烯复合材料的制备方法，及其在室温下催化芳甲基酮和二级胺氧化偶联合成α-酮酰胺反应中的应用。为解决上述问题本发明的技术方案为：

一种铜石墨烯复合材料室温下催化合成α-酮酰胺的方法，其特征在于，包括以下步骤：将铜石墨烯复合材料、甲苯和1,4-二氧六环混合溶剂、碘试剂、芳甲基酮、二级胺置于反应装置中，抽真空换入氧气，20-30^oC下反应30-40小时。

具体地，所述铜石墨烯复合材料由氧化石墨烯和铜盐溶液通过化学还原后煅烧处理而制得，其制备方法包括以下步骤：称取由改进的Hummers制备的氧化石墨烯于超纯水中超声分散后得到一定浓度的氧化石墨烯悬浮液，将其与五水合硫酸铜水溶液搅拌混合，滴加水合肼溶液，20-30^oC搅拌反应50-100min，优选为60-70min；反应结束后悬浮液进行离心，将离心后得到的固体材料放入管式炉中煅烧，在550^oC下煅烧1-4小时，铜纳米粒子负载到石墨烯上，优选为2-3小时。

具体地，所述的氧化石墨烯悬浮液浓度为0.1-3mg/mL，优选为2mg/mL；五水合硫酸铜水溶液的浓度为0.1-1mol/mL，优选为0.5mol/L；水合肼溶液的质量分数为20-80%，优选为30%；氧化石墨烯与五水合硫酸铜质量比为5:1，五水合硫酸铜与水合肼摩尔比为1:5，芳甲基酮与二级胺的摩尔比为1:2。

具体地，所述的一种铜石墨烯复合材料室温下催化合成α-酮酰胺的方法，其特征在于，所述的甲苯和1,4-二氧六环溶剂的体积比为0.1-10：1，优选为1:1。