[发明专利]无金属BCN光催化苯并唑类化合物的绿色合成

说明书

本发明公开了一种无金属BCN光催化苯并唑类化合物的绿色合成方法，采用氯化钾辅助熔盐法，制备了具有结晶度增强和N‑B对暴露增加特点的多孔硼碳氮化物（P‑BCN）。在绿色氧化剂O₂和水为副产物等绿色温和条件下，首次在无金属催化剂上通过醇氧化/甲苯SP³ C‑H活化，实现了苯唑类化合物的高效多相光催化串联合成。各种邻硫基/羟基/氨基苯胺和醇类或甲苯可转化为相应的2‑取代苯并噻唑类、苯并恶唑类和苯并咪唑类，具有优异的光催化性能。该催化剂制备方法简单易操作，反应条件温和，催化剂容易回收利用。

技术领域

本发明涉及一种无金属BCN光催化苯并唑类化合物的绿色合成方法。

背景技术

杂环化合物的合成是许多生物活性化合物、药物、天然产物和功能材料的基石。苯并噻唑、苯并恶唑，苯并咪唑及其衍生物的制备方法的开发引起了广泛关注。传统上，邻卤代苯胺化合物的分子间环化以及2-氨基苯酚与芳基醛的缩合已用于制备上述杂环化合物。邻卤苯胺化合物的分子间环化具有固有的缺点，例如使用反应性和毒性试剂、较不常见的底物、过渡金属催化剂和配体，以及形成不需要的废物。另一方面，2-氨基苯酚与芳醛的缩合方法通常需要使用有毒催化剂、高温和强脱水试剂。因此，开发新的、简便的杂环化合物合成方法仍然是亟需的。

氮化硼(BN)被认为是新一代选择性氧化脱氢反应的催化材料。然而， BN的大禁带和不确定的反应活性位点限制了其发展。提高BN催化性能的一种可行方法是将碳引入BN中，形成具有可调节适当带隙和增加电荷分离/迁移性能的BCN材料。众所周知，结晶度通常指固体催化材料中的结构有序程度。理论上，较高的结构顺序意味着较高的结晶度和较低的缺陷密度。此外，光催化剂中的缺陷位置始终充当光诱导电荷复合中心，导致光催化性能降低。因此，提高光催化材料的结晶度是提高光催化性能的一条很有前途的途径。

发明内容

本发明通过以硼酸、尿素和葡萄糖为原料，采用氯化钾辅助熔盐法在1000℃氮气气氛下加热5小时，制备了具有结晶度增强和N-B对暴露增加特点的多孔硼碳氮化物(P-BCN)。在绿色氧化剂O₂和水为副产物等绿色温和条件下，首次在无金属催化剂上通过醇氧化/甲苯SP³ C-H活化，实现了苯唑类化合物的高效多相光催化串联合成。各种邻硫基/羟基/氨基苯胺和醇类或甲苯可转化为相应的2- 取代苯并噻唑类、苯并恶唑类和苯并咪唑类，具有优异的光催化性能。该催化剂制备方法简单易操作，反应条件温和，催化剂容易回收利用。

本发明公开了一种无金属BCN光催化苯并唑类化合物的绿色合成方法，所采用的技术方案是：以硼酸、尿素和葡萄糖为原料，采用氯化钾辅助熔盐法在1000℃氮气气氛下加热5小时，制备了具有结晶度增强和N-B对暴露增加特点的多孔硼碳氮化物P-BCN，P-BCN光催化性能的提高归功于结晶度的提高以及增加的N-B对暴露促进了超氧自由基在电子富集的N原子上的生成，并且B 2p轨道构造的价带氧化能力提高；光催化苯并唑类化合物的绿色合成特征为：在可见光照射,绿色氧化剂O₂和水为副产物的绿色温和条件下,在无金属催化剂上通过醇氧化/甲苯SP³ C-H活化，实现了苯唑类化合物的高效多相光催化合成，各种邻硫基/羟基/氨基苯胺和醇类或甲苯可转化为相应的2-取代苯并噻唑类、苯并恶唑类和苯并咪唑类化合物。

上述的一种无金属BCN光催化苯并唑类化合物的绿色合成方法，其特征在于：氯化钾辅助熔盐策略在实现BCN结晶度增强的同时改善N-B对暴露得到新颖的多孔硼碳氮化物P-BCN光催化材料，且P-BCN中结晶度的增强及N-B对暴露的增加促进了苯并唑类化合物的合成。

上述的一种无金属BCN光催化苯并唑类化合物的绿色合成方法，其特征在于：BCN结晶度增强过程中增加的N-B对暴露促进了超氧自由基在富电子的N 原子上的生成，并且促进了B 2p轨道构成的价带氧化能力提高。