[发明专利]一种磁性纳米双酸催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及苯并二氮杂卓类化合物合成技术领域，具体公开一种磁性纳米双酸催化剂及其制备方法和应用。本发明利用氨基化CoFe₂O₄@SiO₂核壳纳米粒子表面的氨基与酸中的羧基脱水缩合反应形成酰胺键，实现了酸在磁性纳米粒子表面的锚定，然后以酸为负载媒介，利用Lewis酸中金属原子与酰胺键中的N以及酰胺键邻位氨基中的N配位，形成稳定的六元环结构，实现了将Lewis酸稳定负载在含羧基的磁性纳米粒子表面。本发明提供的双酸催化剂的催化活性和选择性高，易于从反应体系中分离，且稳定性好，可重复使用，在合成1,5‑苯并二氮杂卓类化合物领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及苯并二氮杂卓类化合物合成技术领域，尤其涉及一种磁性纳米双酸催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

1,5-苯并二氮杂卓类化合物是一类具有重要药理活性和生理活性的化合物，常用作抗焦虑、抗抑郁、抗惊厥、镇静、镇痛等方面的药物，此外，此类化合物还报道具有抗菌、抗病毒和拮抗等作用。除此之外，1,5-苯并二氮杂卓类化合物还是合成稠环类化合物的重要中间体。因此，研究开发1,5-苯并二氮杂卓类化合物的相关合成技术具有广阔的应用前景。

目前，1,5-苯并二氮卓类化合物的典型合成方法主要是通过邻苯二胺和α,β-不饱和羰基化合物或β-卤代酮或酮类化合物间的缩合/环化来实现的。在反应过程中一般选择加入酸催化剂，如浓盐酸、冰醋酸或浓硫酸等等。但是，这些酸催化剂的选择性较差，催化效率不高且难以回收利用。目前，还有将贵金属钯纳米粒子沉积在磁性纳米粒子上作为合成1,5-苯并二氮卓类化合物的催化剂的报道。虽然，磁性纳米负载固体酸催化剂解决了回收利用的问题，但是，由于合成1,5-苯并二氮卓类化合物的反应一般涉及多步反应，因此，现有催化剂的催化选择性和催化效率依然不高，且负载催化剂的稳定性较差，导致催化剂的循环使用性较差，限制了磁性纳米负载酸催化剂在1,5-苯并二氮杂卓合成中的应用。因此，研发一种催化活性高、选择性高且稳定性较好的用于合成1,5-苯并二氮杂卓类化合物的催化剂具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有的合成1,5-苯并二氮杂卓类化合物的催化剂催化活性不高、选择性较差以及循环使用寿命较差的问题，本发明提供一种磁性纳米双酸催化剂及其制备方法和应用，本发明通过将Lewis酸和酸通过化学键合的方式负载到钴铁氧体磁性载体上，不但显著提高了催化剂的催化活性和选择性，还显著提高了催化剂的稳定性，催化剂循环使用多次后催化活性无明显下降。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

本申请第一方面提供了一种磁性纳米双酸催化剂，包括氨基化CoFe₂O₄@SiO₂核壳纳米粒子载体，以及化学键合负载在所述载体上的酸和过渡金属Lewis酸；

其中，所述酸的结构如式(Ⅰ)所示：

R¹、R²、R³、R⁴为H、羧基或氨基，且R¹、R²、R³、R⁴中至少有一个为羧基；

所述酸中氨基邻位的羧基与所述载体表面的氨基缩合形成酰胺键；所述酰胺键中的N和所述酰胺键邻位氨基中的N与所述过渡金属Lewis酸中的金属原子形成配位键。