[发明专利]g-C3

说明书

本发明一种g‑C₃N₄负载过渡金属氧化物及其在合成α‑羟基酮中的应用，所述的氧化物为以g‑C₃N₄为载体，以Sm₂O₃为掺杂的过渡金属氧化物的复合材料；选自合适的溶剂和催化活化剂，在光照条件下，以该氧化物为催化剂催化芳香醛缩合合成α‑羟基酮，其催化活性较高且易于重复利用，能替代传统的氰化物催化剂。

技术领域

本发明涉及不饱和羰基的偶联反应催化剂领域，具体涉及一种催化剂及其在α-羟基酮的合成的应用。

背景技术

α-羟基酮化合物是一类重要的化工中间体，广泛用作感光性树脂的光敏剂、染料中间体和粉末涂料的防缩孔剂；如抗癫痫药物二苯基乙内酰脲的合成以及二苯基乙二酮肟、乙酸安息香类化合物。因此本次发明拟选择合适的催化剂，将对甲基芳香醛进行分子间缩合从而合成2-羟基-1,2-二对甲苯基乙烷-1-酮。

目前，研究报道的催化芳香醛的催化剂较为单一，例如早期的苯偶姻反应以氰化钾或氰化钠为催化剂，这种催化剂剧毒，既破坏环境，“三废”处理困难，又影响健康；后来采用维生素B1，维生素B1催化的辅酶合成，VB1分子右边噻唑环上的S和N之间的氢原子有较大的酸性，在碱的作用下形成碳负离子，进攻芳香醛的醛基，使羰基碳极性反转，催化苯偶姻的形成，但是使用VB1作为催化剂，转化率较低；又出现了一批以离子液体盐作为催化剂的新的催化体系，这类离子液体盐在催化过程中表现为NHC(氮-卡宾碳)物质，进攻芳香醛的羰基，形成‘Breslow’中间体，从而使芳香醛继续进一步进行分子内的缩合，离子液体盐不失为一种合成α-羟基酮的高效催化剂。

近几年，氮化碳成为催化剂领域中一种热门的材料。类石墨相氮化碳半导体材料g-C₃N₄由于制备简单，廉价易得且化学性质稳定，具有较强的亲核能力，广泛应用于光催化反应中。但是单独的g-C₃N₄电子-空穴复合效率高，影响了其光催化活性，因此需要通过改性的方式改善其催化性能，常见的改性方式有离子掺杂，金属或金属氧化物负载、微观或空隙结构设计及酸碱处理。有文献成功报道了偕二活化烯烃自偶联而发生还原二聚环化反应，一步立体选择性地合成了官能化的环戊烯。三价钐试剂是一种路易斯酸，作为催化剂或辅助剂是钐试剂在有机合成中应用的另一重要方面，在SmCl₃的催化作用下，烯丙基醇可以高产率地反应生成二烯丙基醚，而且在相同条件下，饱和醇、炔丙醇和苄醇却得不到醚产物，烯丙醇也可以与另一分子醇或硫酚作用，在SmCl₃的催化下，生成不对称醚或烯丙基硫醚；还有关于SmI₂促进的α,β-不饱和酮的还原偶联反应的报道。尽管二价、三价钐试剂在还原、偶联反应中有很强的催化活性，但以SmI₂为例，这种钐试剂对空气、水敏感，储存条件极为苛刻，且作为还原试剂在电子转移过程中只有单电子转移，原子经济性差。钐粉本身作为催化剂参与反应式没有反应活性，需要加入活化剂才能具有催化活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种g-C₃N₄负载过渡金属氧化物催化剂及其在合成α- 羟基酮中的应用。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种g-C₃N₄负载过渡金属氧化物催化剂，所述的催化剂为Sm₂O₃@g-C₃N₄复合材料，以g-C₃N₄为载体，以 Sm₂O₃为掺杂的过渡金属氧化物。

进一步的，所述催化剂中Sm₂O₃的掺杂量为10wt％。

上述催化剂的制备方法，包括如下步骤：