[发明专利]磁性材料负载氮杂环卡宾铜催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性材料负载氮杂环卡宾铜催化剂及其制备方法和应用，属于有机合成技术领域，包括以下步骤：以4‑氯甲基苯乙基三甲氧基硅烷为原料，在SiO₂包覆的Fe₃O₄磁性纳米粒子表面进行氯化苄功能化，制得中间产物1；以N‑取代咪唑为原料，在中间产物1表面进行咪唑盐接枝，制得中间产物2；将卤化亚铜、叔丁醇钠、中间产物2分散于溶剂中，室温搅拌反应，制得磁性材料负载氮杂环卡宾铜催化剂；本发明提供的磁性材料负载氮杂环卡宾铜催化剂应用于催化炔烃、有机叠氮加成反应以制备1,2,3‑三氮唑类化合物；催化端基炔、醛、胺三分子偶联反应以制备炔丙胺类化合物，该催化剂可以重复使用多次而不降低催化活性。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种磁性材料负载氮杂环卡宾铜催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

1,2,3-三氮唑类化合物和炔丙胺类化合物都是重要的有机合成中间体，并且广泛应用于医药、农药、日用化工、材料等许多精细化学品生产领域。其中，1,2,3-三氮唑类化合物的制备主要采用一价铜催化炔烃和有机叠氮加成反应。炔丙胺类化合物的制备主要采用一价铜催化端基炔、醛、胺三分子偶联反应。这些方法工艺成熟，但在生产过程中金属催化剂及其它助剂的使用会增大产品分离难度，增加生产成本，并且金属催化剂及其它助剂的排放会污染环境，破坏生态系统，危害人类健康。基于现有技术中存在的弊端，极有必要加以改进。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种磁性材料负载氮杂环卡宾铜催化剂及其制备方法，该催化剂制备方法简单、易于分离，可应用于催化炔烃和有机叠氮加成反应以制备1,2,3-三氮唑类化合物，催化端基炔、醛、胺三分子偶联反应以制备炔丙胺类化合物，可以多次重复使用而不降低催化活性，降低了生产成本，也避免了环境污染。

本发明的第一个目的是提供一种磁性材料负载氮杂环卡宾铜催化剂的制备方法，包括以下步骤：

一种磁性材料负载氮杂环卡宾铜催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、以Fe₃O₄和正硅酸乙酯为原料，在碱性条件下制备SiO₂包覆的Fe₃O₄磁性纳米粒子；该步骤可根据现有技术制备得到；

S2、以4-氯甲基苯乙基三甲氧基硅烷为原料，在所述SiO₂包覆的Fe₃O₄磁性纳米粒子表面进行氯化苄功能化，制得中间产物1；

S3、保护气体氛围下，以N-取代咪唑为原料，在所述中间产物1表面进行咪唑盐接枝，制得中间产物2；

S4、保护气体氛围下，将卤化亚铜、叔丁醇钠或叔丁醇钾、所述中间产物2分散于溶剂中，室温搅拌反应，之后用磁铁吸附分离固体，制得磁性材料负载氮杂环卡宾铜催化剂；

其合成路线如下所示：

其中，R为C₁～C₁₂烷基或C₆～C₁₈芳基。

优选地，S2中，所述氯化苄功能化具体包括以下步骤：将4-氯甲基苯乙基三甲氧基硅烷和SiO₂包覆的Fe₃O₄磁性纳米粒子加至甲苯中，并于95～110℃震摇反应20～24h后，磁铁分离固体。

优选地，所述4-氯甲基苯乙基三甲氧基硅烷：SiO₂包覆的Fe₃O₄磁性纳米粒子：甲苯用量比为1～3g：3g：200～250mL。