[发明专利]一种催化还原腈类化合物或醛类化合物的方法

说明书

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种催化还原腈类化合物或醛类化合物的方法，用到一种介孔碳材料负载镍催化剂，通过将介孔碳材料负载镍凝胶前体在氢气、高温下还原制备得到，该催化剂以镍为活性位点，介孔碳材料为载体，该催化剂可用于温和条件下催化还原胺化腈类和醛类化合物制备重要有机合成中间体—苄胺类化合物。本发明中的催化剂制备方法简单，在催化还原胺化腈类和醛类化合物中具有良好催化效果，催化剂可循环10次以上，稳定性良好，具有优良的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种介孔碳材料负载镍催化剂及其制备方法和在腈类或醛类化合物催化还原胺化制备苄胺类化合物中的应用。

背景技术

苄胺类化合物可用作有机溶剂及合成医药中间体、农药及香料的原料，铂、钒和钨酸盐的测定，尤其是苄胺(英文名称：Benzylamine，分子式：C₇H₉N，分子量：107.15，CAS编号：100-46-9)，为无色液体，与水、乙醇及乙醚混溶。具碱性，能吸收二氧化碳，由氯苄和氨反应制得，或由苯甲醛还原胺化而得。用于微结晶分析中测定钼酸盐，钒酸盐、钨酸盐、钛、钴、铈、镨和钕的沉淀剂。用作染料、医药及聚合物的中间体。

长期以来，为有效和可持续地合成苄胺类化合物，开发新的催化途径成为其中一个有效的方法之一。近几十年来，已有多种新型催化方法用于合成伯胺，如：酰胺的加氢、腈的加氢、芳基卤的胺化、羰基化合物的还原胺化、醇的直接胺化等。腈及醛与氢气的催化氢化已在均相催化剂或多相催化剂存在下进行，然而均相催化剂在腈及醛的还原胺化过程中，均相催化剂中痕量金属的掉落，会造成均相催化剂的再循环和再利用的困难。为了克服均相催化体系的问题，新型非均相催化体系进入视野，其主要基于贵金属，毫无疑问，使用昂贵的贵金属催化剂将导致在实际应用中的高成本生产。因此，用廉价且毒性较低的非贵金属代替贵金属已成为主要目标之一。然而在以往研究中，多相非贵金属催化剂很少用于将腈类化合物还原胺化生成伯胺，例如：Beller及其同事已经制备了金属氧化物负载的钴催化剂，用于将腈类化合物氢化成苄胺类化合物，但是以往的多相催化剂应用于该反应，总是需要高的氢气压力，这对于工业生产来说，无疑增加了巨大的挑战。因此，开发用于腈类化合物或醛类化合物催化氢化还原胺化的新型有效催化系统仍然具有挑战性。

发明内容

根据现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种催化还原胺化腈类化合物或醛类化合物的方法，所用的催化剂为介孔碳材料负载镍催化剂，简称MC/Ni。

为实现上述目的本发明采用如下技术方案：

一种催化还原腈类化合物或醛类化合物的方法，用到一种介孔碳材料负载镍催化剂，该催化剂以镍为活性位点，介孔碳为载体，通过将介孔碳材料负载镍凝胶前体在氢气、高温下还原后，在常温下钝化得到，所述催化剂中Ni元素的质量百分比含量为38-45％，所述催化剂的X射线衍射在2θ＝44.1°、51.7°和76.2°处出现Ni单质的特征峰，该催化剂可用于温和条件下催化还原胺化腈类化合物和醛类化合物。

本发明还提供了上述介孔碳材料负载镍催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)首先将P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)、六亚甲基四胺(HMT)、2,4-二羟基苯甲酸和乙二胺溶于H₂O中，然后转移到水热釜中，密封后在100-200℃下水热反应2-10h(优选在140℃下水热反应4h)，冷却至室温后过滤、洗涤、干燥，得到介孔碳材料载体；

(2)将步骤(1)中得到的介孔碳材料载体分散在加有六水合硝酸镍的氨水混合溶液中，在40-60℃下持续搅拌3-9h(优选为在50℃下持续搅拌6h)，过滤收集聚滤饼，洗涤、干燥得到聚合物凝胶前体；

(3)将步骤(2)中得到的聚合物凝胶前体在氢气氛围中、400-600℃下还原，冷却后用氧气钝化，得到介孔碳材料负载镍催化剂；