[发明专利]一种生物质基碳材料实现含氮杂环氧化脱氢的方法

说明书

本发明提供了一种生物质基碳材料实现含氮杂环氧化脱氢的方法，适用于有机合成领域。所述生物质基碳材料的原料为小麦，高粱，稻米，玉米秸秆，小麦秸秆，花生壳，芝麻壳，豆壳等，将其粉碎后研磨成粉，并与无机碱充分混合，在惰性气体氛围煅烧制得，以空气为氧源，在50℃‑120℃下，即能实现含氮杂环类化合物氧化脱氢以合成喹啉类、异喹啉类、吖啶类，喹唑啉类、吲哚类、亚胺类，甚至是具有药物活性的喹啉类化合物的制备，本发明使用易得的小麦面粉为原料制备的非金属催化剂，反应过程不添加任何碱，具有显著的工业应用前景。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种生物质基碳材料实现含氮杂环的氧化脱氢的方法。

背景技术

含氮杂环化合物脱氢反应是有机合成中非常重要的反应过程，其生成的高附加值含氮杂环衍生物如吲哚、喹啉、咔啉类等通常具有独特的生物活性、低毒性，常被用作医药和农药的结构单元。截止目前，已报道的催化体系均基于金属催化体系，而非金属催化体系因成本低，产物无金属污染等突出优点一直以来受到研究学者的亲睐。开发催化含氮杂环氧化脱氢不加碱的非金属催化体系无论从基础理论研究还是从实际应用前景的角度考虑都有十分重要的意义。

现有技术实现含氮杂环氧化脱氢现有的技术有贵金属的Rh,Pd, Pt,Ir催化。(J.Am.Chem.Soc.2014,136,34,11910-11913)， (Chem.-Eur.J.2015,21(19),70397042.)，(Chem.Commun.2014,50 (25),3277-3280.),(J.Am.Chem.Soc.2012,134(34),13970-13973.) 使用这些贵金属催化剂成本高而且需要加入碱。非贵金属催化Fe，(J.Am.Chem.Soc.2015,137,33,10652-10658)。

在此之前，我们在非金属催化含氮杂环氧化脱氢方面具有一定工作基础(CN106831563A)，但该发明所采用制备催化剂的原料为含氮有机大环化合物，价格昂贵且不易合成，不利于进一步工业应用推广。

鉴于此，迫切需要开发廉价易得原料来制备非金属碳基材料，并用于含氮杂环的氧化脱氢。本发明所采用的生物质基原料如小麦粉，玉米粉等不仅价格低廉且可再生，具有显著切实的工业生产实用前景，具有非常重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种生物质基碳材料实现含氮杂环氧化脱氢的方法，本发明使用原料易得的面粉为碳源制的非金属催化剂，反应过程不添加任何碱，具有显著的工业应用前景。

本发明的有益效果。

本发明使用非金属催化剂，反应中不添加碱，反应条件温和，催化剂原料以及制备过程简单，反应活性高，具有显著的工业应用前景。催化剂应用效果良好。本发明首次提供了非金属碳材料在不添加碱下实现含氮杂环化合物的氧化脱氢，相较于已报道的金属催化剂不会给产物带来金属污染其化合物在医药上的用途。

具体实施方式

以下实施方式有助于理解本发明，但并不限制于本发明的内容。

实施例1

取1.2g的小麦粉(其氮含量约为5％)，2.4g的碳酸氢钠，2.4g 的碳酸氢铵，置于研钵，充分研磨20-30min，后装入石英舟采用两段升温模式，以10℃/min的升温速率，400℃保持一个小时，然后又一 10℃/min的升温速率800℃保持一个小时，后用去离子水洗至中性，后80℃烘干过夜。得到反应用的催化剂，在反应瓶中加入煅烧温度为800℃的催化剂10mg,溶剂为0.5ml的叔戊醇，0.25mmol的1,2,3,4- 四氢喹啉，反应釜充入0.2Mpa的空气，在110℃下反应24h,气相色谱收率为83％。

实施例2