CN109569613A - 一种催化还原腈类化合物或醛类化合物的方法 - Google Patents

一种催化还原腈类化合物或醛类化合物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及催化剂技术领域,具体涉及一种催化还原腈类化合物或醛类化合物的方法,用到一种介孔碳材料负载镍催化剂,通过将介孔碳材料负载镍凝胶前体在氢气、高温下还原制备得到,该催化剂以镍为活性位点,介孔碳材料为载体,该催化剂可用于温和条件下催化还原胺化腈类和醛类化合物制备重要有机合成中间体—苄胺类化合物。本发明中的催化剂制备方法简单,在催化还原胺化腈类和醛类化合物中具有良好催化效果,催化剂可循环10次以上,稳定性良好,具有优良的工业应用前景。

Description

一种催化还原腈类化合物或醛类化合物的方法
技术领域
本发明涉及催化剂技术领域,具体涉及一种介孔碳材料负载镍催化剂及其制备方法和在腈类或醛类化合物催化还原胺化制备苄胺类化合物中的应用。
背景技术
苄胺类化合物可用作有机溶剂及合成医药中间体、农药及香料的原料,铂、钒和钨酸盐的测定,尤其是苄胺(英文名称:Benzylamine,分子式:C7H9N,分子量:107.15,CAS编号:100-46-9),为无色液体,与水、乙醇及***混溶。具碱性,能吸收二氧化碳,由氯苄和氨反应制得,或由苯甲醛还原胺化而得。用于微结晶分析中测定钼酸盐,钒酸盐、钨酸盐、钛、钴、铈、镨和钕的沉淀剂。用作染料、医药及聚合物的中间体。
长期以来,为有效和可持续地合成苄胺类化合物,开发新的催化途径成为其中一个有效的方法之一。近几十年来,已有多种新型催化方法用于合成伯胺,如:酰胺的加氢、腈的加氢、芳基卤的胺化、羰基化合物的还原胺化、醇的直接胺化等。腈及醛与氢气的催化氢化已在均相催化剂或多相催化剂存在下进行,然而均相催化剂在腈及醛的还原胺化过程中,均相催化剂中痕量金属的掉落,会造成均相催化剂的再循环和再利用的困难。为了克服均相催化体系的问题,新型非均相催化体系进入视野,其主要基于贵金属,毫无疑问,使用昂贵的贵金属催化剂将导致在实际应用中的高成本生产。因此,用廉价且毒性较低的非贵金属代替贵金属已成为主要目标之一。然而在以往研究中,多相非贵金属催化剂很少用于将腈类化合物还原胺化生成伯胺,例如:Beller及其同事已经制备了金属氧化物负载的钴催化剂,用于将腈类化合物氢化成苄胺类化合物,但是以往的多相催化剂应用于该反应,总是需要高的氢气压力,这对于工业生产来说,无疑增加了巨大的挑战。因此,开发用于腈类化合物或醛类化合物催化氢化还原胺化的新型有效催化***仍然具有挑战性。
发明内容
根据现有技术存在的不足,本发明的目的是提供一种催化还原胺化腈类化合物或醛类化合物的方法,所用的催化剂为介孔碳材料负载镍催化剂,简称MC/Ni。
为实现上述目的本发明采用如下技术方案:
一种催化还原腈类化合物或醛类化合物的方法,用到一种介孔碳材料负载镍催化剂,该催化剂以镍为活性位点,介孔碳为载体,通过将介孔碳材料负载镍凝胶前体在氢气、高温下还原后,在常温下钝化得到,所述催化剂中Ni元素的质量百分比含量为38-45%,所述催化剂的X射线衍射在2θ=44.1°、51.7°和76.2°处出现Ni单质的特征峰,该催化剂可用于温和条件下催化还原胺化腈类化合物和醛类化合物。
本发明还提供了上述介孔碳材料负载镍催化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)首先将P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物)、六亚甲基四胺(HMT)、2,4-二羟基苯甲酸和乙二胺溶于H2O中,然后转移到水热釜中,密封后在100-200℃下水热反应2-10h(优选在140℃下水热反应4h),冷却至室温后过滤、洗涤、干燥,得到介孔碳材料载体;
(2)将步骤(1)中得到的介孔碳材料载体分散在加有六水合硝酸镍的氨水混合溶液中,在40-60℃下持续搅拌3-9h(优选为在50℃下持续搅拌6h),过滤收集聚滤饼,洗涤、干燥得到聚合物凝胶前体;
(3)将步骤(2)中得到的聚合物凝胶前体在氢气氛围中、400-600℃下还原,冷却后用氧气钝化,得到介孔碳材料负载镍催化剂;
所述P123、六亚甲基四胺、2,4-二羟基苯甲酸、乙二胺与六水合硝酸镍的加入质量比为(3-5):(0.5-1.5):3:(0.1-1):1。
进一步的,P123、六亚甲基四胺、2,4-二羟基苯甲酸、乙二胺与六水合硝酸镍的加入质量比为3.5:0.9:3:0.6:1。
进一步的,步骤(1)和步骤(2)中所述洗涤均为:用蒸馏水洗涤至中性。
进一步的,步骤(1)中所述干燥为在空气中70℃下干燥过夜。
进一步的,步骤(2)中所述干燥为50℃下真空干燥过夜。
进一步的,步骤(2)中所述氨水混合溶液为浓度28.0-30.0wt%的氨水与3-4倍其体积的水的混合得到的溶液,所述六水合硝酸镍与氨水混合溶液的用量比为1g:100-150mL,优选为1g:120mL。
进一步的,步骤(3)中所述还原过程为:在通氢气的管式炉中以2℃/min升温到400℃,保温2-4h,然后继续以2℃/min升温到500-600℃,保温1-3h;
优选为:在通氢气的管式炉中以2℃/min升温到400℃,保温3h,然后继续以2℃/min升温到500℃,保温2h。
进一步的,步骤(3)中所述氧气钝化过程为用氧气体积百分比为10%的氧气和氮气混合气钝化2h。
本发明还提供了一种利用上述介孔碳材料负载镍催化剂催化还原胺化腈类化合物或醛类化合物制备苄胺类化合物的方法,包括如下步骤:
将催化剂、溶剂、腈类化合物(或者醛类化合物)、氨水按照用量比(10-30)mg:(10-30)mL:1mmol:(0-500)μL加入到反应容器中,密封反应容器后充入1bar-10bar还原性气体,在40-100℃下反应1-18h,得到还原产物。
进一步的,上述方法包括以下步骤:将催化剂、溶剂、腈类化合物(或者醛类化合物)、氨水按照用量比20mg:10mL:1mmol:0-500μL加入到反应容器中,密封反应容器后充入1bar-5bar还原性气体,在40-100℃下反应1-18h,得到还原产物。
优选为:将催化剂、溶剂和腈类化合物(或者醛类化合物)、氨水按照用量比20mg:10mL:1mmol:200μL加入到反应容器中,密封反应容器后充入1bar-2.5bar还原性气体,在40-80℃下反应6-12h,得到还原产物。最优选地,利用上述介孔碳材料负载镍催化剂催化还原胺化腈类化合物制备苄胺类化合物的方法,包括如下步骤:将催化剂、溶剂、腈类化合物、氨水按照用量比20mg:10mL:1mmol:200μL加入到反应容器中,密封反应容器后充入2.5bar还原性气体,在80℃下反应6h,得到还原产物。
最优选地,利用上述介孔碳材料负载镍催化剂催化还原胺化醛类化合物制备苄胺类化合物的方法,包括如下步骤:将催化剂、溶剂、醛类化合物、氨水按照用量比20mg:10mL:1mmol:200μL加入到反应容器中,密封反应容器后充入1bar还原性气体,在80℃下反应12h,得到还原产物。
进一步的,所述还原性气体为氢气。
进一步的,所述氨水浓度28.0-30.0wt%。
进一步的,所述溶剂为己烷、乙腈、无水乙醇、异丙醇、甲醇、水、二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃和乙酸乙酯中的至少一种。
进一步的,所述溶剂为无水乙醇、异丙醇、甲醇、水、和四氢呋喃中的至少一种,优选为甲醇。
进一步的,所述的腈类化合物为:
进一步的,所述的醛类化合物为:
与现有技术相比,本发明技术方案中催化剂及其应用的优点和有益效果在于:
1、相对于其他贵金属催化剂如Pd,Ru,Au等,本发明制备的催化剂的活性组分为价格低廉的镍。
2、本发明方法选用的催化剂活性高,能在较低压力(1-5bar)和较低温度(40-100℃)下实现还原胺化腈类化合物或醛类化合物,能在醇做溶剂下加氢还原胺化腈类化合物或醛类化合物。
3、本发明制备的催化剂适用于有机溶液中,且能达到较高的转化率;稳定性较好,可循环使用10次以上,具有良好的工业应用前景。
附图说明
图1为实施例1的介孔碳材料负载镍催化剂的制备流程图简图。
图2-3分别为实施例1的介孔碳材料负载镍催化剂的透射电子显微镜图和粒径分布图。
图4为实施例1的MC/Ni-500催化剂的X射线衍射图谱(XRD图谱)。
图5为实施例1的MC/Ni-500催化剂的X光电子能谱(XPS图谱)N 1s谱。
图6为实施例1的MC/Ni-500催化剂的X光电子能谱拟合后的图谱C 1s谱。
图7为实施例1的MC/Ni-500催化剂的X光电子能谱拟合后的图谱Ni 2p谱。
图8为实施例1的MC/Ni-500催化剂的拉曼光谱(Raman图谱)。
图9为实施例1的MC/Ni-500催化剂的N2吸附-脱附(图9-1)、介孔径分布图(图9-2)及微孔径分布图(图9-3)。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明的技术方案进行详细说明,但以下实施例不用来限制本发明要求保护的范围。
以下实施例中部分原料的来源如下:硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)购自于国药集团化学试剂有限公司,P123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物,Mn=5800)购自sigma-aldrich,2,4-二羟基苯甲酸、乙二胺和六亚甲基四胺(乌洛托品)购自上海阿拉丁生化科技股份有限公司,氨水的浓度为28.0-30.0wt%。
实施例1一种介孔碳材料负载镍(MC/Ni)催化剂的制备方法,其步骤如下:
(1)首先将3.5g P123、0.9g六亚甲基四胺(HMT)、3g 2,4-二羟基苯甲酸和0.6g乙二胺溶于80mLH2O中,然后转移到120mL水热釜中,密封后在烘箱中升温至140℃,在140℃下水热反应4h,冷却至室温后过滤,所得固体用蒸馏水洗涤至中性,在空气中70℃下干燥过夜,得到介孔碳材料载体;
(2)将上述步骤(1)中得到的介孔碳材料载体分散在加有1g Ni(NO3)2·6H2O的氨水溶液中(氨水溶液由96mLH2O和24mL氨水混合得到),在50℃下持续搅拌6h,然后过滤收集滤饼,用水洗涤至中性,然后50℃下真空干燥过夜,得到聚合物凝胶前体;
(3)将上述步骤(2)中得到的聚合物凝胶前体在高温氢气下还原:将样品在通氢气的管式炉中以升温速率为2℃/min升温至400℃,在400℃下保留3h,然后继续以2℃/min升温到500℃,在500℃下保留2h。自然冷却至室温后得到黑色固体MC/Ni;
(4)将上述步骤(3)中所得的黑色固体MC/Ni在常温下用体积比1:9的氧气和氮气混合气体钝化2h,得介孔碳材料负载镍催化剂MC/Ni-500,其中镍的质量百分比含量为38%。
实施例2一种介孔碳材料负载镍(MC/Ni)催化剂的制备方法,其步骤如下:
(1)同实施例1的步骤(1);
(2)同实施例1的步骤(2);
(3)将上述步骤(2)中得到的聚合物凝胶前体在高温氢气下还原:将样品在通氢气的管式炉中以升温速率为2℃/min升温至400℃,在400℃下保留3h,然后继续以2℃/min升温到550℃,在550℃下保留2h。自然冷却至室温后得到黑色固体材料MC/Ni;
(4)同实施例1的步骤(4),得到介孔碳材料负载镍催化剂MC/Ni-550,其中镍的质量百分比含量为40%。
实施例3一种介孔碳材料负载镍(MC/Ni)催化剂的制备方法,其步骤如下:
(1)同实施例1的步骤(1);
(2)同实施例1的步骤(2);
(3)将上述步骤(2)中得到的聚合物凝胶前体在高温氢气下还原:将样品在通氢气的管式炉中以升温速率为2℃/min升温至400℃,在400℃下保留3h,然后继续以2℃/min升温到600℃,在600℃下保留2h。自然冷却至室温后得到黑色固体材料MC/Ni;
(4)同实施例1的步骤(4),得到介孔碳材料负载镍催化剂MC/Ni-600,其中镍的质量百分比含量为45%。
实施例4-6
实施例1-3制备的介孔碳材料负载镍催化剂在催化腈类化合物还原胺化制备苄胺类化合物中的应用,其步骤为:
将MC/Ni-T催化剂20mg、甲醇10mL和苯腈1mmol加入到25mL不锈钢反应釜中,将不锈钢反应釜密封,用氢气置换空气5次后,充入2.5bar还原性气体(H2),在60℃下反应4h,得到还原产物苄胺、N-苄烯丁胺和二苄胺,具体如表1所示:
表1.不同催化剂对苯腈催化加氢还原胺化反应的影响
实施例7
鉴于MC/Ni-500催化剂对该反应表现出较好的活性,因此本发明对MC/Ni-500催化剂进行物理表征;对实施例1制备的介孔碳材料负载镍的催化剂用透射电子显微镜(TEM)进行扫描,所得的透射电子显微镜图谱和粒径分布如图2、图3所示:
从图2中可以发现,在介孔碳材料的表面上清楚地观察到镍纳米颗粒。这些结果表明该方法成功制备了介孔碳材料负载镍催化剂,由于该催化剂Ni负载量较高,在MC/Ni-500催化剂的TEM图像上也可见一些镍纳米颗粒的聚集。计算出所形成的镍纳米颗粒的平均尺寸为20.7nm(如图3所示)。此外,TEM图像还清楚地观察到材料表面由聚合物凝胶结构引起的多孔结构,这也和后面的N2吸附-解吸表征实验一致。
对实施例1制备的介孔碳材料负载镍催化剂进行X射线衍射图谱分析,通过对材料进行X射线衍射测试,分析其衍射图谱,获得材料内部原子或分子的结构或形态等信息,MC/Ni-500样品的XRD图谱如图4所示:
从图4中可以发现,在MC/Ni-500催化剂的XRD图谱中有2θ=44.1°、51.7°和76.2°处出现强烈强度的三个峰,这对应于金属Ni(JCPDS No.01-1258)的(111)、(200)和(220)晶面。XRD结果表明,在高温下,镍阳离子被氢气成功地还原成单质镍纳米颗粒;另外,XRD中没有NiO的特征XRD峰,表明在10%O2和90%N2气氛中钝化处理MC/Ni-500催化剂并未改变金属镍纳米颗粒的晶相,尽管镍纳米颗粒表面上的金属镍被氧化成氧化态(如下所述由XPS表征)。
对实施例1制备的介孔碳材料负载镍催化剂进行X光电子能谱分析,通过XPS技术表征氮、碳和镍的价态,所得的X光电子能谱分析如图5-7所示,图5为实施例1的MC/Ni-500催化剂的能谱图N 1s谱,图6为实施例1的MC/Ni-500催化剂的能谱图C 1s谱,图7为实施例1的MC/Ni-500催化剂的能谱图Ni 2p谱。
如图5所示,N 1s的XPS图谱可以拟合为三种类型的氮结合方式,结合能为398.5eV、399.5eV和400.8eV的三个峰分别为吡啶N(N-1),吡咯N(N-2)和石墨N(N-3)。如图6所示,MC/Ni-500催化剂的XPS光谱C 1s谱在结合能为284.6eV处显示一个主峰,对应于发生sp2杂化的石墨碳(C=C),结合能为285.6eV的另一个弱峰为C-O/C=N键合种类。如图7所示,XPS光谱Ni 2p3/2谱结合能为8152.6eV和Ni 2p1/2的870.8eV处的峰归属于金属Ni,结合能约为854.0eV(Ni 2p3/2)和876.1eV(Ni 2p1/2)处的峰值为二价镍Ni2+,即NiO。显然,大多数镍纳米粒子以XPS检测到的氧化态物质存在,这表明镍纳米粒子表面的金属镍容易被10%O2处理或通过储存期间的空气部分氧化。此外,结合能为859.6eV的峰,这是金属Ni的卫星峰。
对实施例1制备的介孔碳材料负载镍催化剂进行拉曼光谱分析,所得的拉曼图谱如图8所示:
在MC/Ni-500催化剂的拉曼光谱中观察到波长为1351cm-1和1588cm-1的两个峰,分别为G和D带。D带和G带与晶格对称性的结构缺陷和碳的sp2杂化相关,计算出D带与G带的强度比为1.3,表明在MC/Ni-500催化剂的石墨结构网络中存在大量缺陷。
图9为实施例1的介孔碳材料负载镍催化剂的N2吸附-脱附(图9-1)、介孔径分布图(图9-2)及微孔径分布图(图9-3)。图9-1显示出H1型磁滞回线和IV型等温线,这是介孔材料的特征等温线。说明本发明的催化剂载体为介孔碳材料;然而,吸附等温线在相对压力p/p0>0.9时,为一个大而陡的吸脱附曲线,表明催化剂中存在大孔结构。图9-3中的孔径分布也显示出三种类型的孔结构都存在MC/Ni-500催化剂中。大孔和介孔有较大的粒径分布,而小孔的粒径分布较窄,平均粒径为0.54nm。MC/Ni-500催化剂的介孔表面积和微孔比表面积分别为316.1m2/g和79.8m2/g,介孔体积和微孔体积计算为0.35cm3/g和0.10cm3/g,这对化学反应非常有帮助,因为反应分子和产物可以在反应溶剂和MC/Ni-500催化剂表面上的活性位点之间自由移动。
实施例8-19
不同溶剂下,实施例1制备的MC/Ni-500催化剂在还原胺化苯腈中的应用,其步骤如下:
将MC/Ni-500催化剂20mg、溶剂10mL和苯腈1mmol加入到25mL不锈钢反应釜中,密封不锈钢反应釜,用氢气置换空气5次后,充入2.5bar还原性气体(H2),在60℃下反应4h,得到还原产物苄胺、N-苄烯丁胺和二苄胺。保持反应的温度、压力、反应时间及催化剂的量不变,只改变溶剂;计算苯腈转化率如表2:
表2苯腈在不同溶剂中的催化加氢反应
实施例20-22
不同温度下,实施例1制备的MC/Ni-500催化剂在还原胺化苯腈中的应用,其步骤如下:
将MC/Ni-500催化剂20mg、甲醇10mL和苯腈1mmol加入到25mL不锈钢反应釜中,密封不锈钢反应釜,用氢气置换空气5次后,充入2.5bar还原性气体(H2),在一定温度下反应4h,得到还原产物苄胺、N-苄烯丁胺和二苄胺。保持反应的压力、反应时间及催化剂的量不变,只改变反应温度;计算苯腈转化率如表3:
表3苯腈在不同温度下的催化加氢反应
实施例23-25
不同压力下,实施例1制备的MC/Ni-500催化剂在还原胺化苯腈中的应用,其步骤如下:
将MC/Ni-500催化剂20mg、甲醇10mL和苯腈1mmol加入到25mL不锈钢反应釜中,密封不锈钢反应釜,用氢气置换空气5次后,充入还原性气体(H2),在80℃下反应4h,得到还原产物苄胺、N-苄烯丁胺和二苄胺。保持反应温度、反应时间及催化剂的量不变,只改变充入还原性气体压力;计算苯腈转化率如表4:
表4苯腈在不同氢气压力下的催化加氢反应
实施例26-32
不同氨水的量下,实施例1制备的MC/Ni-500催化剂在还原胺化腈类化合物中的应用,其步骤如下:
将MC/Ni-500催化剂20mg、甲醇10mL、苯腈1mmol、氨水加入到25mL不锈钢反应釜中,密封不锈钢反应釜,用氢气置换空气5次后,充入2.5bar还原性气体(H2),在80℃下反应4h,得到还原产物苄胺、N-苄烯丁胺和二苄胺。保持反应的温度、压力、溶剂、反应时间及催化剂的量不变,改变氨水加入量,计算苯腈转化率如表5:
表5苯腈在不同氨水量下的催化加氢反应
实施例32-36
不同反应时间下,实施例1制备的MC/Ni-500催化剂在还原胺化腈类化合物中的应用,其步骤如下:
将MC/Ni-500催化剂20mg、甲醇10mL、苯腈1mmol、200μL氨水加入到25mL不锈钢反应釜中,密封不锈钢反应釜,用氢气置换空气5次后,充入2.5bar还原性气体(H2),在80℃下反应一定时间,得到还原产物苄胺、N-苄烯丁胺和二苄胺。保持反应的温度、压力、溶剂、氨水的量及催化剂的量不变,只改变反应时间。经气相色谱检测,计算苯腈转化率如表6:
表6苯腈在不同反应时间下的催化加氢反应
实施例37-49
实施例1制备的MC/Ni-500催化剂在还原胺化不同腈类化合物中的应用,其步骤如下:
将MC/Ni-500催化剂20mg、甲醇10mL、腈类化合物1mmol、200μL氨水加入到25mL不锈钢反应釜中,密封不锈钢反应釜,用氢气置换空气5次后,充入2.5bar还原性气体(H2),在80℃下反应6h。经气相色谱检测,计算腈类化合物转化率如表7:
表7MC/Ni-500催化剂还原胺化腈类底物
实施例50-59
实施例1制备的MC/Ni-500催化剂在还原胺化苯腈中的循环使用实验,其步骤如下:
将MC/Ni-500催化剂20mg、甲醇10mL、苯腈1mmol、200μL氨水加入到25mL不锈钢反应釜中,密封不锈钢反应釜,用氢气置换空气5次后,充入2.5bar还原性气体(H2),在80℃下反应6h。反应结束后,通过离心收集反应后的MC/Ni-500催化剂,依次用水和乙醇各洗涤3-5次。然后将洗涤后催化剂在真空烘箱中干燥,然后在氢气氛围、300℃下干燥和处理2小时以除去表明残余物。重复以上还原胺化应用步骤,各使用次数的转化率如下表8:
表8苯腈催化加氢的循环实验
实施例60-65
实施例1制备的MC/Ni-500催化剂在还原胺化不同醛类物质中的应用,其步骤如下:
将MC/Ni-500催化剂20mg、甲醇10mL、醛类化合物1mmol、200μL氨水加入到25mL不锈钢反应釜中,密封不锈钢反应釜,用氢气置换空气5次后,充入1bar还原性气体(H2),在80℃下反应12h,经气相色谱检测,计算醛类化合物转化率如表9:
表9 MC/Ni-500催化剂还原胺化醛类底物

Claims (10)

1.一种催化还原腈类化合物或醛类化合物的方法,其特征在于:用到一种介孔碳材料负载镍催化剂,该催化剂以镍为活性位点,介孔碳为载体。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述介孔碳材料负载镍催化剂的制备方法包括以下步骤:
(1)将P123、六亚甲基四胺、2,4-二羟基苯甲酸和乙二胺溶于H2O中,然后转移到水热釜中,密封后在100-200℃下水热反应2-10h,冷却至室温后过滤、洗涤、干燥,得到介孔碳材料载体;
(2)将步骤(1)中得到的介孔碳材料载体分散在加有六水合硝酸镍的氨水混合溶液中,在40-60℃下持续搅拌3-9h,过滤收集聚滤饼,洗涤、干燥得到聚合物凝胶前体;
(3)将步骤(2)中得到的聚合物凝胶前体在氢气氛围中、400-600℃下还原,冷却后用氧气钝化,得到介孔碳材料负载镍催化剂;
所述P123、六亚甲基四胺、2,4-二羟基苯甲酸、乙二胺与六水合硝酸镍的加入质量比为3-5:0.5-1.5:3:0.1-1:1。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤(2)中所述氨水混合溶液为浓度28.0-30.0wt%的氨水与3-4倍其体积水混合得到的溶液。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤(3)中所述还原过程为:在通氢气的管式炉中以2℃/min升温到400℃,保温2-4h,然后继续以2℃/min升温到500-600℃,保温1-3h。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化还原腈类化合物的方法依次包括如下步骤:
将催化剂、溶剂和腈类化合物、氨水按照用量比20mg:10mL:1mmol:0-500μL加入到反应容器中,密封反应容器后充入1bar-5bar还原性气体,在40-100℃下反应1-18h,得到还原产物。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述催化还原醛类化合物的方法依次包括如下步骤:
将催化剂、溶剂和醛类化合物、氨水按照用量比10-30mg:10-30mL:1mmol:0-500μL加入到反应容器中,密封反应容器后充入1bar-10bar还原性气体,在40-100℃下反应1-18h,得到还原产物。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于:所述还原性气体为氢气。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述溶剂为己烷、乙腈、无水乙醇、异丙醇、甲醇、水、二氯甲烷、甲苯、四氢呋喃和乙酸乙酯中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:所述的腈类化合物为:
10.根据权利要求8所述的方法,其特征在于:所述的醛类化合物为:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114054042A (zh) * 2021-11-11 2022-02-18 重庆邮电大学 带有介孔的Ag掺杂氧化镍纳米微球的制备方法及其产品
CN114870881A (zh) * 2022-05-06 2022-08-09 青岛大学 一种海藻衍生缺陷碳材料负载镍催化剂及应用
CN114904504A (zh) * 2021-02-06 2022-08-16 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种催化剂及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0628535A1 (de) * 1993-06-07 1994-12-14 DSM Chemie Linz GmbH Verfahren zur Herstellung primärer Amine aus Aldehyden
CN101693201A (zh) * 2009-10-16 2010-04-14 南京工业大学 一种中孔碳负载镍加氢催化剂及其制备方法
CN108273507A (zh) * 2018-01-26 2018-07-13 中南民族大学 一种催化加氢还原腈类化合物的方法
CN108393092A (zh) * 2017-02-06 2018-08-14 中国科学技术大学 用于腈类化合物加氢制仲胺的催化剂的制备方法及其产品和应用
CN108970577A (zh) * 2018-07-17 2018-12-11 西北农林科技大学 一种Co/N共掺杂介孔碳纳米片及制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0628535A1 (de) * 1993-06-07 1994-12-14 DSM Chemie Linz GmbH Verfahren zur Herstellung primärer Amine aus Aldehyden
CN101693201A (zh) * 2009-10-16 2010-04-14 南京工业大学 一种中孔碳负载镍加氢催化剂及其制备方法
CN108393092A (zh) * 2017-02-06 2018-08-14 中国科学技术大学 用于腈类化合物加氢制仲胺的催化剂的制备方法及其产品和应用
CN108273507A (zh) * 2018-01-26 2018-07-13 中南民族大学 一种催化加氢还原腈类化合物的方法
CN108970577A (zh) * 2018-07-17 2018-12-11 西北农林科技大学 一种Co/N共掺杂介孔碳纳米片及制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUANG-HUI WANG ET AL.: "Co3O4 Nanoparticles Supported on Mesoporous Carbon for Selective Transfer Hydrogenation of α,β-Unsaturated Aldehydes", 《ANGEW. CHEM. INT. ED.》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114904504A (zh) * 2021-02-06 2022-08-16 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种催化剂及其制备方法
CN114904504B (zh) * 2021-02-06 2024-04-26 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 一种催化剂及其制备方法
CN114054042A (zh) * 2021-11-11 2022-02-18 重庆邮电大学 带有介孔的Ag掺杂氧化镍纳米微球的制备方法及其产品
CN114870881A (zh) * 2022-05-06 2022-08-09 青岛大学 一种海藻衍生缺陷碳材料负载镍催化剂及应用

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