论文总字数：16092字

摘 要

苯胺即芳香胺是现代化学工业中十分常见的有机工业原料。芳胺在染料染色，医学药品，农药，表面活性剂，聚合物，复合材料等诸多领域具有十分重要的应用价值。由硝基芳烃还原制备对应的芳香胺此类工艺成本低，工艺简单容易，在现代工业上多有应用。而还原法中又有几种分类，本文使用水合肼还原法。而催化剂方面，本文主要开发一种可回收的 Fe@IL@AC 催化剂应用与含硝基官能团化合物的还原，催化剂制备简单，可回收利用多次，具有工业利用价值。催化剂制备方面，催化剂Fe@IL@AC 使用水合三氯化铁结合离子液体通过浸渍法嫁接到活性炭上。然后在结果讨论里着重优化催化剂结构组成和探索筛选了最佳反应条件以及测试系列硝基类底物制备对应胺类产物的催化效果。

关键字：硝基还原 铁催化剂　离子液体 活性炭

Selective and recyclable iron nanocatalysts are used in nitro reduction reactions

Abstract

Aromatic amine is an important organic chemical raw material, is the synthesis of many fine chemicals intermediates. It has a wide and important range of applications.in the dyes, pharmaceuticals, pesticides, surfactants, textile auxiliaries, chelating agents, polymer materials and other industries. Aromatic nitro compounds reduced to the corresponding aromatic amine, easy to operate, easy to obtain raw materials, thus becoming a fine chemical production of aromatic methods commonly used. There are several classification in the reduction method, this article using hydrazine hydrate reduction method.In this paper, a recoverable Fe@IL@AC catalyst is developed for the reduction of nitro-functional compounds. The catalyst is simple and recyclable. It has industrial utilization value. The catalyst Fe @ IL @ AC was grafted onto activated carbon by impregnation using hydrated ferric chloride-bound ionic liquids. At the same time, the optimum reaction conditions of the reaction were studied, the solvent was also optimized, and the selectivity of the catalyst to different nitro substrates was also studied.

Key words: Nitro reduction; Iron catalyst ; Ionic liquid ;Activated carbon

目录

摘要 I

abstract II

目录 III

第一章 前言 1

1.1 芳香胺背景 1

1.2 芳香胺的还原制备方法 1

1.2.1催化加氢法 1

1.2.2 金属还原法 2

1.2.3电化学还原法 2

1.2.4水合肼还原法 3

1.3 助催化剂 5

1.3.1离子液体 6

1.3.2活性炭 6

1.4 本文的研究目的和内容 7

第二章 实验部分 9

2.1 引言 9

2.2 实验主要试剂和仪器 9

2.3 实验步骤和原理 11

2.3.1 离子液体的制备 11

2.3.2 催化剂制备 11

2.3.3 硝基还原反应 11

2.4 结构与讨论 12

2.4.1催化剂优化 12

2.4.2硝基还原反应条件的优化…………………………………………… 14

2.4.3系列硝基底物在Fe@IL@AC催化剂下的反应情况分析.............15

第三章 结论与展望 17

参考文献 18

致谢 21

第一章 前言

芳香胺背景

苯胺即芳香胺是现代化学工业中十分常见的有机工业原料。芳胺在染料染色，医学药品，农药，表面活性剂，聚合物，复合材料等诸多领域具有十分重要的应用价值。文献报道里芳香胺的制备途径主要有以下几种：含氨基化合物之间的缩合反应，硝基化合物的还原反应等。其中缩合反应^【1】需要在缩合过程中加入其他有用基团来保护氨基,从结果上来看一般产率较低,而且常常用于指向性的物质合成。所以一般工业上使用第二种方法即通过还原硝基化合物来得到苯胺化合物。这一过程由于操作简单，原料成本低所以应用广泛。文献报道里报道了大致四种主要工艺方案达到这一反应目的：其一催化加氢法；其二金属还原法；其三水合肼还原法；最后电化学还原法。

1.2 芳香胺的还原制备法

1.2.1催化加氢法

一般来说工业应用中催化加氢法，一般根据相态的区别分为2类：气相与液相。所以原理上当硝基底物的沸点相对低，常常处于气态时，我们一般采用前者的方案；与之相对，液相加氢法则是处于非均相的状态进行反应，所以沸点限制基本不存在，更加具备操作的弹性。其反应简单机理如下：李教授等认为在氢源H2 和催化剂作用下，反应第一步先生成亚硝基化合物，接着形成羟基胺化合物，反应最终生成氨基化合物^[2]。

催化加氢这类过程产生的物质是从亚硝基物然后转变为氨基芳香化合物^【2】，这类反应的选择性和产率由催化剂的选择以及氢源的选择来决定。常用的催化剂有Pd/C和骨架镍^【3】等等。总的来说，液相催化加氢技术技术芳胺，转化率高，质量好，是一种清洁生产工艺^【4】。目前，该领域内研究围绕着减少催化剂制备的成本，增加催化剂的生命力和持久力和优化反应转化率和选择性以及减少还原反应周期等突破口展开工作。催化加氢法具有广阔的应用前景。

孙同华用固体催化剂及和提高饱和度的方法制备了3,3'-Diaminodiphenylsulfone (3,3`-磺酰基二苯胺),最后结果显示收率接近75%,产品纯度高达98%^【22】。当被还原化学品中存在容易还原的基团时,必定要考虑助催化剂的使用量。陈宏博等在合成C₁₄H₁₄N₂O₆S₂4,4'-Diamino-2,2'-stilbenedisulfonicacid也就是过程中观察到如果就使用Pd/C催化剂时,反应的选择性很差,有wt为8.4%的DADB生成^[23]。在过程中增加wt为千分之四的助催化剂,可显著优化该反应的选择性,产品纯度达到99.4%,收率高达97.4%。而且结果显示减少副反应的核心在于提升催化剂的专一性,也就是说在使硝基还原的同时也不会使碳碳双键断键饱和。

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