[发明专利]一种芳香族硝基化合物催化加氢还原的方法

说明书

本发明公开了一种芳香族硝基化合物催化加氢还原的方法，它将芳香族硝基化合物、溶剂和催化剂投料到高压釜中，向高压釜内充入氢气的条件下进行加氢还原反应，得到相应的芳香族胺基化合物产物，芳香族硝基化合物的转化率及产物的选择性均可高达99%以上；所述催化剂为碳负载的氮掺杂钴纳米材料（简称催化剂Co‑N/C）或碳负载的氮掺杂铁纳米材料（简称催化剂Fe‑N/C）。本发明的催化加氢方法，具有催化活性高、目标产物的选择性高、芳香族硝基化合物底物的普适性好、催化剂易于分离回收等特点，有良好的工业化应用前景。

技术领域

本发明涉及一种芳香族硝基化合物催化加氢还原的方法。

背景技术

芳香硝基化合物催化加氢是一类重要的催化反应，其产物芳胺广泛应用于制药、农药、染料等行业。传统的催化加氢方法通常使用Pt、Pd、Ni等金属作为催化剂。Pt、Pd催化剂（Applied Catalysis A: General , 2012, 429: 17-23）虽然活性高，反应条件温和，但是存在着价格昂贵、脱卤抑制性差等缺点；Raney Ni催化剂（Journal of MolecularCatalysis A: Chemical, 2006, 252: 17-22）也存在着脱卤抑制性较差、反应条件较为苛刻等缺点。

近年来利用廉价过渡金属Co和Fe作为催化剂的活性组分逐渐受到关注。目前，制备含Co或Fe的催化剂过程复杂，而且制得的催化剂活性较低，所需的加氢条件苛刻，很难实现工业化应用。有报道采用钴盐或铁盐与2-甲基咪唑反应，生成有相应的有机金属骨架（MOFs），然后将得到的MOFs于惰性氛围下高温煅烧，制备出相应的Co-N/C或Fe-N/C催化剂（Chem. Mater. 2015, 27: 7636-7642），但这类催化剂尚未在芳香硝基化合物的催化加氢领域获得应用。

发明内容

针对传统催化剂存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种芳香族硝基化合物催化加氢还原的方法，降低催化加氢反应的催化剂成本，提高催化活性和选择性。

所述的一种芳香族硝基化合物催化加氢还原的方法，其特征在于将芳香族硝基化合物、溶剂和催化剂投料到高压釜中，向高压釜内充入氢气的条件下进行加氢还原反应，反应温度为100~120℃，反应时间为3~8h，得到相应的芳香族胺基化合物产物；所述催化剂为碳负载的氮掺杂钴纳米材料或碳负载的氮掺杂铁纳米材料。

所述的一种芳香族硝基化合物催化加氢还原的方法，其特征在于所述的芳香族硝基化合物的芳环上可以含有取代基，所述取代基为卤素、氰基、醛基、C2-C4烷酮基或C2-C4炔烃基。也就是说，本发明的芳香族硝基化合物底物，可以是含有或不含有卤素、氰基、醛基、C2-C4烷酮基或C2-C4炔烃基等取代基团的芳香族硝基化合物。

所述的一种芳香族硝基化合物催化加氢还原的方法，其特征在于催化剂用量为芳香族硝基化合物质量的1~20%，优选为5~15%。

所述的一种芳香族硝基化合物催化加氢还原的方法，其特征在于所述溶剂为水、醇类溶剂、烷烃类溶剂或酯类溶剂，优选为醇类溶剂；芳香族硝基化合物在所述溶剂中的质量浓度为1~5%，优选为为2~3%。

所述的一种芳香族硝基化合物催化加氢还原的方法，其特征在于进行加氢还原反应的氢气压力为0.1~5MPa，优选为为1~2MPa。

相对于现有技术，本发明取得的有益效果是：

本发明的催化剂为碳负载的氮掺杂钴纳米材料催化剂和碳负载的氮掺杂铁纳米材料催化剂，该催化剂的制备成本低，适合应用于硝基化合物催化加氢还原的工业化生产。同时该催化剂活性组分为纳米级的钴或铁化合物，粒径小，分散度高，具有较高的催化活性。由此本发明可以在相对温和条件下，实现不同芳香族硝基化合物底物的加氢还原，减少副反应的发生，提高反应目标产物的收率和选择性。