[发明专利]一种氧化石墨烯负载型钌催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯负载型钌催化剂及其制备方法与应用，属于有机化学与材料化学交叉领域。本发明提供的一种利用氧化石墨烯为载体，负载含金属钌的负载型催化剂，将该催化剂运用与催化醇与醇的反应中合成取代酮类化合物，试验结果表明该催化剂对该反应表现出了较高的催化活性，且该催化剂可循环使用，同时该催化剂还可在较温和的反应条件下合成双酚F，符合原子经济、绿色化学发展理念。

技术领域

本发明涉及一种氧化石墨烯负载型钌催化剂及其制备方法与应用，属于有机化学与材料化学交叉领域。

背景技术

氧化石墨烯是石墨烯的一类衍生物，与石墨烯相似具有平面的二维片层结构。由于其具有较大的比表面积有利于物质的运输，且与石墨烯相比其表面含有更多的羟基、羧基、环氧基等更多的活性基团，可以通过π-π堆积方式负载许多物质，因此在光电催化、作为药物载体等领域有了光明的应用前景，因此近些年来引起了许多化学与材料、生物与医药化学家们的广泛关注。

过渡金属催化剂自上世纪以来就受到了广泛的关注，其中金属钌由于在化学反应中稳定性较强，与其余铂族金属相比，由于其具有来源广泛，在自然界中有较为丰富的储量，与其余贵金属相比价格相对低廉等优点，在近年来在过渡金属催化领域有了广泛的应用。

现有的用于合成取代酮类化合物的反应一般需要在强酸或者有毒原料参与的条件下反应，具有反应条件苛刻，副产物较多等缺点。因此，本发明合成一种氧化石墨烯负载的钌催化剂，并将其应用于醇与醇反应合成取代酮的反应中，实验表明该催化剂有较强的催化活性，且对醇的底物有普遍适应性，且催化剂可以重复使用，符合当今绿色环保的科学理念。

发明内容

本发明提供了一种利用氧化石墨烯为载体，利用π-π堆积作用负载含氮硫配体的钌配合物，制备得到的一种可以催化醇与醇反应合成取代酮类化合物的非均相催化剂。将本发明的催化剂利用于催化醇与醇反应合成取代酮类化合物反应和双酚F反应中，并对其做了回收利用实验，均得到了良好的催化活性及催化效果。

本发明的第一个目的是提供一种制备氧化石墨烯负载型钌催化剂的方法，所述方法包括：

(1)将有机配体化合物与钌源分散在溶剂中，在120～140℃下进行反应，反应结束后，固液分离、收集固体，得到催化剂前体(配体-钌配合物)；

(2)将步骤(1)所得催化剂前体与氧化石墨烯分散在介质中，在130～170℃下进行反应，反应结束后，固液分离、收集固体，即得氧化石墨烯负载型钌催化剂(配体-Ru@GO)；

所述有机配体化合物的结构如下所示：

在本发明的一种实施方式中，钌源可选三氯化钌、三苯基膦氯化钌。

在本发明的一种实施方式中，合成苯并三唑噻吩钌配合物(BTT-Ru)的过程如下所示：

在本发明的一种实施方式中，1-萘硼酸、氯化钯和磷酸钾的加入量与上步所得加入初始底物苯并三唑的摩尔量比分别为1:1～1.5、1:0.3～0.8、1:0.8～1。

在本发明的一种实施方式中，步骤(1)中所述合成苯并三唑噻吩钌配合物(BTT-Ru)的具体方法包括：