[发明专利]一种高岭土负载纳米铁催化剂及其在交叉脱氢偶联反应中的应用

说明书

本发明提供了一种高岭土负载纳米铁催化剂及其在催化交叉脱氢偶联反应中的应用，属于催化剂技术领域。本发明提供了一种高岭土负载纳米铁催化剂，包括高岭土载体和负载于所述高岭土载体中的纳米铁。本发明提供的高岭土负载纳米铁催化剂用于催化环醚C(sp³)‑H键与芳香甲酸交叉脱氢偶联反应时，能够催化环醚C(sp³)‑H键活化并直接酯化，具有良好的催化效果。同时，本发明提供的高岭土负载纳米铁催化剂为非均相催化剂，具有廉价、无毒性、环境可持续性的优点，催化剂可多次回收利用，非常有利于现代化工业生产中应用。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，特别涉及一种高岭土负载纳米铁催化剂及其在催化交叉脱氢偶联反应中的应用。

背景技术

过渡金属催化的C-H键直接官能化构筑C-X(X＝C,O,N,S等)键反应具有路径经济性、原子经济性和环境可持续性等优点，而成为有机合成的重要有效手段，近年的热点研究课题。在过去的几年里，过渡金属催化的C(sp)-H和C(sp²)-H键活化构筑C-C键反应被科学家们广泛研究，取得了很大进展。但是，与C(sp²)-H键活化相比，过渡金属催化的C(sp³)-H键活化官能化反应相当具有挑战性，这是由于C(sp³)-H键活化需要更高的键能、缺乏可用于配位接触的不饱和键等。

在众多过渡金属当中，铁是最为丰富、廉价，并且毒副作用极低的金属，从经济与环境角度考虑非常具有发展潜力，从而铁催化逐渐得到了研究者的关注。然而，目前在铁催化的C(sp³)-H键活化官能化反应中，催化体系多为均相催化，如Fe(acac)₃、FeCl₂、卟啉等，催化剂难以分离回收重新利用，这导致了催化成本较高，且易造成环境污染。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种高岭土负载纳米铁催化剂及其在催化交叉脱氢偶联反应中的应用。本发明提供的高岭土负载纳米铁催化剂为非均相催化，用于催化环醚C(sp³)-H键与芳香甲酸交叉脱氢偶联反应时具有良好的催化效果，且易于回收利用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高岭土负载纳米铁催化剂，包括高岭土载体和负载于所述高岭土载体中的纳米铁。

优选的，所述高岭土载体为高岭土原土和硅烷改性高岭土中的一种或几种；所述高岭土载体的粒度≥200目。

优选的，所述硅烷改性高岭土为氨基硅烷改性高岭土、苯基硅烷改性高岭土和氨基苯基硅烷改性高岭土中的一种或几种。

优选的，所述高岭土负载纳米铁催化剂中纳米铁的负载量为1～10wt％；所述纳米铁的粒径为2～5nm。

本发明提供了上述高岭土负载纳米铁催化剂在催化环醚C(sp³)-H键与芳香甲酸交叉脱氢偶联反应中的应用。

优选的，催化环醚C(sp³)-H键与芳香甲酸交叉脱氢偶联反应时，所述高岭土负载纳米铁催化剂的用量为芳香甲酸质量的1～10％。

本发明提供了一种α-酰氧基醚类化合物的制备方法，包括以下步骤：

将芳香甲酸、环醚和上述高岭土负载纳米铁催化剂混合，进行交叉脱氢偶联反应，得到α-酰氧基醚类化合物。

优选的，所述环醚为1,4-二氧六环和/或1,3-二氧五环。

优选的，所述芳香甲酸为中的一种或几种。

优选的，所述芳香甲酸与环醚的摩尔比为1:2～20；

所述交叉脱氢偶联反应的温度为80～140℃，反应时间为12～72h。