[发明专利]一种纳米多孔钯催化剂催化还原腈类化合物制备伯胺的方法

说明书

本发明属于多相催化技术领域，提供一种纳米多孔钯催化剂催化还原腈类化合物制备伯胺的方法。本发明是以芳香族和脂肪族腈类化合物为原料，以纳米多孔钯为催化剂，氨硼烷为氢源，不另外加入任何添加剂，选择性加氢制备相应的伯胺。本发明的有益效果是反应条件温和，无添加剂，环保，不需要使用氢气，操作简单，氢源稳定，安全无害，转化率、选择性高，催化剂稳定性好，为实现工业化提供可能。

技术领域

本发明属于多相催化技术领域，涉及一种纳米多孔钯催化剂催化还原腈类化合物制备伯胺的方法。

背景技术

伯胺是一种重要的工业化学品，在有机合成领域中占有重要地位，其应用范围广泛，在染料、颜料、农药、医药、香料、聚氨酯等行业中有着广阔的前景。

传统上由腈类化合物制备伯胺的方法体系主要可以分为两大类，一是均相催化加氢体系，该体系一般由Ru、Ni、Ir等过渡金属与相关配体配位结合，形成均相催化剂，虽然此类催化剂具有高活性和高选择性的特点，但是均相催化剂分离回收困难、不可重复使用等缺点依然无法避免，致使成本昂贵[S.Werkmeister,K.Junge,B.Wendt,A.Spannenberg,H.Jiao,C.Bornschein,M.Beller,Chem.Eur.J.2014,20,4227–4231；Z.Lu,T.J.Williams,Chem.Commun.2014,50,5391–5393.]；二是非均相催化加氢体系，此类体系包括Pt、Ru、Pd、Ni、Cu基等多相催化剂，课题组使用Pd基催化剂将苯甲腈还原，并研究了各种反应条件对产率的影响，最终发现需要加入酸性添加剂才能有较好的苄胺收率；Behzad等人研究了CuFe₃O₄纳米粒子催化剂对腈类化合物的还原反应，反应活性随反应次数增加而下降，因为负载在金属氧化物等载体上的非均相催化剂，随着反应次数增加，会发生金属纳米粒子团聚，从而导致催化剂失活[et.al.,Appl.Catal.A-Gen.2005,296,209-215；Behzad Zeynizadeh et.al.,Res.Chem.Internediat.2019,45,3329-3357]。纳米多孔钯(PdNPore)催化剂，是一种新型的、自负载的纳米结构催化剂，是由纳米尺度的细孔和韧带构成，其微观结构与海绵类似，与常规的金属催化剂相比具有更大的比表面积、优良的导电性和导热性，而且回收简单，稳定性好，与常见块状金属的理化性质完全不同，在化学领域引起科研工作者的广泛关注。[TANAKA S,KANEKO T,ASAO N,YAMAMOTO Y,CHEN M-W,ZHANGW,INOUE A.Chem.Commun.,2011,47,5985-5987]。

此外，在以往的催化还原反应中，往往以氢气为氢源，反应条件一般较为苛刻，具有一定危险性，对生产设备和工艺控制要求较高。而氨硼烷作为一种新型储氢材料，其含氢量达19.6wt％，具有高效、无毒、环保等特点。

发明内容

本发明提供一种纳米多孔钯催化剂催化还原腈类化合物制备伯胺的制备方法，该方法反应条件温和，转化率和选择性好，催化剂具有高稳定性、高活性，重复利用多次仍未见催化活性明显降低。

本发明是以芳香族和脂肪族腈类化合物为原料，以纳米多孔钯(PdNPore)为催化剂，氨硼烷为氢源，不另外加入任何添加剂，选择性加氢制备相应的伯胺，合成路线如下：

R¹选自氢、烷基、甲氧基、乙酰基、卤素、三氟甲基、硝基、氰基；

R²选自烷基；

所述溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、二甲基亚砜、环己烷、四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、水中的一种或两种以上混合。

所述纳米多孔金属催化剂为纳米多孔钯催化剂(PdNPore)，孔径大小在1nm～50nm之间，腈类化合物与所用催化剂摩尔比为1:0.01～1:0.1。