[发明专利]一种非金属多孔碳催化杂环化合物合成酰胺类化合物的方法

说明书

本发明公开了一种非金属多孔碳催化杂环化合物合成酰胺类化合物的方法，是以含甲基杂环化合物为原料，小分子含氮化合物为氮源，非金属多孔碳为催化剂，在氧化性气氛，压力0.1~10MPa，温度50~200℃下反应0.5~48小时，得到酰胺类化合物。本发明从sp3 C‑H键出发，以氧气或空气为氧化剂，以含氮有机小分子为氮源，以多孔碳为催化剂，一步合成酰胺类化合物，整个催化反应过程效率高、路线短、成本低、原料易得等优势。另外，多孔碳催化剂可以循环使用，符合国家建立绿色生态社会的技术需要。

技术领域

本发明涉及一种酰胺类衍生物的合成方法，尤其涉及一种非金属多孔碳催化杂环化合物合成酰胺类化合物的方法，属于有机合成技术领域。

技术背景

酰胺官能团是有机化合物中一类非常重要的官能团。很多天然化合物，医药中间体以及高附加值的精细化学品中都含有酰胺类官能团。目前制备酰胺类化合物的方法主要是利用活化的底物通过胺化来合成。具体包括醇与胺的缩合氧化反应，酯与胺的交换反应，胺或氨与酰卤的酰化反应，羧酸与胺或氨的缩合酰化反应等。这些合成过程需要具有一定活性官能团的分子作为底物，原子经济性不高，成本不好控制。工业上另一类重要的合成酰胺的方法是使用强氧化剂（如高锰酸钾）将底物的sp³ C-H 键氧化为羧酸官能团，然后使用二氯亚砜处理得到酰氯，再通过胺化反应得到酰胺。虽然该过程直接从惰性的sp³ C-H 键出发，不需要活化的底物，但需要使用大量的强氧化剂和二氯亚砜，会产生较多的工业废物，工艺路线长、成本高。

从sp³ C-H 键出发，以氧气或空气为氧化剂，以含氮有机小分子（氨水、铵盐、尿素）为氮源，直接一步合成酰胺具有合成效率高、路线短、成本低、原料易得等优势，符合国家建立绿色生态社会的技术需要。但是受限于催化剂体系匮乏，该理想的合成酰胺的过程还没有得到较大的突破，因此开发绿色、高效的合成酰胺的多相催化体系具有非常重要的经济和社会意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非金属多孔碳催化杂环化合物合成酰胺类化合物的方法，以实现酰胺类化合物的高效、绿色合成。

本发明合成酰胺类化合物的方法，是以含甲基的杂环化合物为原料，小分子含氮化合物为氮源，以非金属多孔碳为催化剂，在氧化性气氛，压力0.1~10MPa，温度50~200℃下反应0.5~48小时，得到酰胺类化生物。

所述小分子含氮化合物为氨水，尿素，碳酸铵，碳酸氢铵，氯化铵，醋酸铵，硝酸铵的至少一种。所述含甲基的杂环化合物为2-甲基吡啶及其衍生物，3-甲基吡啶及其衍生物，4-甲基吡啶及其衍生物，2,6-二甲基吡啶及其衍生物，3,5-二甲基吡啶及其衍生物，2,5-二甲基吡啶及其衍生物，2-甲基喹啉及其衍生物，3-甲基喹啉及其衍生物，4-甲基喹啉及其衍生物，5-甲基喹啉及其衍生物，6-甲基喹啉及其衍生物，2-甲基噻吩及其衍生物中的至少一种。含甲基的杂环化合物与小分子含氮化合物的质量比为1:1~1:2。

所述氧化性气体为氧气或含氧气的混合气体。

所述非金属多孔碳催化剂为多孔碳材料或杂原子掺杂的多孔碳材料。其中杂原子掺杂的多孔碳材料为氧掺杂多孔碳，硫掺杂多孔碳，氮掺杂多孔碳、磷掺杂多孔碳。非金属多孔碳催化剂的用量为含甲基的杂环化合物质量的1~200%。

所述非金属多孔碳材料催化剂的制备方法：将碳源、造孔剂或碳源、造孔剂、杂原子前驱体在溶剂中混合均匀后，25~100^oC下预聚 12~36小时，得到的预聚物；预聚物先于40~150^oC干燥2~48小时，然后在惰性气氛，600~1200^oC 下碳化2~6小时；最后用除模板剂处理10~12小时，过滤，蒸馏水洗至pH为7左右，真空干燥，得到多孔碳催化剂或杂原子掺杂的多孔碳材料。