以壳聚糖为氮源多步热解合成用于Knoevenagel反应的氮掺杂碳催化剂.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110280291A(43)申请公布日2019.09.27(21)申请号201910614532.7(22)申请日2019.07.09(71)申请人山东科技大学地址266590山东省青岛市青岛经济技术开发区前湾港路579号山东科技大学化工学院(72)发明人赵国明高恩远万巧巧刘庆杨洪远董浩周海峰邱鑫潘昇洋田志伟田原宇(51)Int.Cl.B01J27/24(2006.01)B01J37/08(2006.01)C07C253/30(2006.01)C07C255/34(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称以壳聚糖为氮源多步热解合成用于Knoevenagel反应的氮掺杂碳催化剂(57)摘要本发明属于有机化学和催化化学领域，涉及一类以壳聚糖为氮源多步热解合成用于Knoevenagel反应的氮掺杂碳催化剂。本发明将含氮碳源多步热解合成的氮掺杂碳催化剂性能好、易与反应体系分离，催化Knoevenagel反应所需条件温和且稳定性高，α,β-不饱和化合物的收率可达85%以上，适合工业化使用。CN110280291ACN110280291A权利要求书1/1页1.一种以壳聚糖为氮源多步热解合成用于Knoevenagel反应的氮掺杂碳催化剂，其特征在于，以壳聚糖为氮源直接热解合成的氮掺杂碳材料，作为酸碱催化剂用于含羰基的醛分子和含活泼亚甲基的分子间脱水缩合形成α,β-不饱和化合物的反应，α,β-不饱和化合物收率可达85%以上，且反应速度快，溶剂低廉绿色，催化剂可循环利用不失活。2.一种如权利要求1所述的氮掺杂碳催化剂的制备方法，其特征在于，将壳聚糖于惰性气体下进行热解制得氮掺杂碳材料。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，热解过程中的惰性气体为氮气、氩气、氦气中的一种或几种。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，热解过程中的气体流速为5~100mL/min。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，热解过程中的升温速率为1~10℃/min；多步热解过程中的温度为250℃、350℃、550℃、600℃、900℃中的几种。6.一种如权利要求1所述氮掺杂碳催化剂在Knoevenagel反应中的应用，其特征在于，Knoevenagel反应为含羰基的醛分子和含活泼亚甲基的分子间脱水缩合形成α,β-不饱和化合物的反应。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，Knoevenagel反应中含羰基的醛分子为苯甲醛、对甲基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、对氰基苯甲醛、对硝基苯加氢、对氯苯甲醛、对羟基苯甲醛、邻氯苯甲醛、2,4-二氯苯甲醛、香草醛、2-呋喃丙烯醛、糠醛、肉桂醛中的一种或几种，含活泼亚甲基的分子为丙二腈、氰乙酸乙酯中的一种或几种。2CN110280291A说明书1/4页以壳聚糖为氮源多步热解合成用于Knoevenagel反应的氮掺杂碳催化剂技术领域[0001]本发明属于有机化学和催化化学领域，涉及一类以壳聚糖为氮源多步热解合成用于Knoevenagel反应的氮掺杂碳催化剂。背景技术[0002]含活性亚甲基的化合物在弱碱（吡啶、胺等）作用下与酮或醛发生脱水缩合的反应称为Knoevenagel缩合反应，该反应是有机反应中形成碳碳双键的基本方法之一，可用于天然产物、香豆素、化妆品、治疗药物如抗癌药物鱼藤酮及一些精细化学和具有生物活性的碳环或杂环化合物的合成。由于苯胺、吡啶等能高效、快速催化该反应进行，故工业上多采用此类均相有机碱作为该反应的催化剂，但这种催化剂也具有难于反应体系分离困难的缺点。而非均相固体催化剂与之相较在经济性和环境友好性等方面则具有更明显的优势。[0003]CN107824211A(201710839129.5)采用一锅法将尿素、三聚氰胺等含氮碳源与碱金属盐在溶剂中充分混合后所得固体热解后经洗涤、干燥得到的氮掺杂碳纳米片材料作为Knoevenagel反应的催化剂时表现出良好的催化性能。但该制备工艺较为复杂，合成过程需要加入碱金属盐，无疑增加了催化剂合成成本。[0004]文献(章建东.实验技术与管理,2014,31(07):39-42)以固载了氟化钾的分子筛为催化剂在Knoevenagel反应中表现出较好的催化活性，但催化剂回收时需要120℃活化才能使之保持一定的催化活性。[0005]尽管非均相催化剂在催化回收利用等方面具有独特的优势，但当前Knoevenagel反应的催化剂仍面临催化活性较低、稳定性不高以及合成方式复杂等问题。[0006]近年来，杂元素掺杂的碳材料由于能够使材料结构发生电位缺陷、促进电子转移等因素使之在全世界范围内引起了广泛的重视，在催化Knoevenagel反应方面+也得到了一定的发展。但当前氮掺杂碳材料作为Knoe