[发明专利]一种非贵金属催化剂同步电化学还原胺化和氧化醛基制备高值品的方法

说明书

本发明属于电催化技术领域，公开了一种非贵金属催化剂同步电化学还原胺化和氧化醛基制备高值品的方法。所述非贵金属催化剂同步电化学还原胺化和氧化醛基制备高值品的方法为：以醛类化合物和胺类化合物为原料，在常温常压(25‑30℃，101kPa)电解体系中，通过电化学反应还原胺化和氧化醛基制备高值品；其中，所述电解体系包括反应底物、电解质、溶剂、阳极和阴极，所述阳极是磷化水滑石催化剂，所述阴极是Ti基催化剂。该方法不使用外部氧化剂，不使用贵金属催化剂，绿色环保高效。

技术领域

本发明涉及电催化技术领域，具体是涉及一种非贵金属催化剂同步电化学还原胺化和氧化醛基制备高值品的方法。

背景技术

自20世纪中叶以来，Borch等人已经开始使用化学计量的NaBH4和NaBH3CN作为还原胺化的强还原剂。后来，更稳定的氢硅烷逐渐成为有效的还原剂，虽然它们在还原胺化中的应用通常需要高温高压条件，但无需使用惰性气氛和干燥溶剂。为了响应绿色化学，近年来，氢气已广泛用于多种过渡金属催化的或路易斯酸催化的还原胺化研究，但这些研究通常需要高压条件。与此同时，传统的高选择性研究主要采用贵金属催化剂，但由于成本高、资源稀缺，阻碍了胺化衍生物的发展。不仅如此，贵金属催化工艺在高温高压下普遍使用危险气体和有毒试剂，耗能高，对环境有害。为了开发更绿色、更可持续的胺合成方法，研究人员正在转向非贵金属的催化系统，且使用简单温和的反应条件、廉价且容易获得的反应材料和低毒性溶剂。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供了一种非贵金属催化剂同步电化学还原胺化和氧化醛基制备高值品的方法，该方法不使用外部氧化剂，不使用贵金属催化剂，绿色环保高效。

为达到本发明的目的，本发明非贵金属催化剂同步电化学还原胺化和氧化醛基制备高值品的方法为：以醛类化合物和胺类化合物为原料，在常温常压（25-30℃，101kPa）电解体系中，通过电化学反应还原胺化和氧化醛基制备高值品；其中，所述电解体系包括反应底物、电解质、溶剂、阳极和阴极，所述阳极是磷化水滑石催化剂（P-NiCo-LDHs或P-NiFe-LDHs），所述阴极是Ti基催化剂。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述醛类化合物是反应底物，选自糠醛、5-羟甲基糠醛、5-甲基糠醛、苯甲醛、香草醛中的至少一种。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述电解质是阴极电解质，选自甲胺、乙胺和乙醇胺中的至少一种。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述电解质是阳极电解质，选自氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述溶剂是超纯水（一级水）。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述Ti基催化剂为TiS2和Ti-MOF中的一种或多种。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述阳极是P-NiCo-LDHs催化剂。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述醛类化合物与电解质的摩尔比为1：0.5-10。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述电化学反应所使用的电压为-0.6-1.5V vs. RHE。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述电化学反应在25-40℃的温度进行，优选地，所述电化学反应在常温进行。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述电化学反应的反应时间为3-18小时；优选地，所述电化学反应的反应时间为3-5小时。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述胺类化合物是在电化学反应结束后经过中和通过高效液相色谱使用甲酸铵和甲醇流动相分析得到的胺化产物。所述阳极氧化类化合物是在电化学反应结束后经过中和通过高效液相色谱使用超纯水和甲醇流动相分析得到的氧化产物。