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二级胺和三级胺是合成药物、精细化学品、染料、腐蚀抑制剂、农用化学品等物质的重要中间体。由于它们的重要性,在有机化学中出现了多种常用的合成胺的方法,其中还原胺化是应用最实际和最广泛的。如今,通过对醛和酮的还原胺化合成胺类化合物的方法得到学者们越来越多的关注。在本文中,我们设计、制备了碳氮材料包裹着的Ir催化剂Ir@NC,并将其应用于硝基化合物和胺与醛或酮的还原胺化反应。 首先,我们设计、制各了碳氮材料包裹着的Ir催化剂Ir@NC。将1-甲基-3-乙腈基咪唑氯盐和IrCl3进行配位后负载在活性炭上,然后进行焙烧,形成由碳氮材料包裹的Ir催化剂,并将催化剂应用于醛(酮)的还原胺化反应。通过一系列的表征,对催化剂Ir@NC(600-2h)的结构,热稳定性等性质进行分析。TEM图展示了金属Ir较好的分散在载体上,Ir纳米颗粒在3-5 nm左右。XPS和XRD可以看出金属铱是以零价态方式存在的。ICP-AES分析Ir的负载量为0.68%左右。 接着,研究了在硝基化合物和醛的还原胺化反应中催化剂Ir@NC(600-2h)的活性和选择性。硝基苯与苯甲醛作为还原胺化反应的模板反应,确定的了最优反应条件:催化剂Ir@NC(600-2h)(0.1 mmol% Ir,28 mg),硝基苯(1 mmol,0.123 g),苯甲醛(1.4 mmol,0.106 g),溶剂甲苯(2 mL),氢气压力为2 MPa,反应温度为80℃,反应时间18h。在最优体系中,不论硝基苯与含有不同官能团(卤素、甲基、甲氧基)的醛还是含有不同官能团(卤素、甲基、甲氧基、氰基)的硝基苯与苯甲醛反应,相应二级胺的产率几乎都在95%以上。同时催化剂Ir@NC(600-2h)作为非均相催化剂在回收试验中可以回收5次以上,且能保持较高活性。我们又把催化剂Ir@NC(600-2h)拓展到一级胺与醛(酮)的还原胺化反应上。与硝基苯和苯甲醛的反应相比,一级胺和醛(酮)的反应条件较为温和。以苯胺与苯甲醛作为模板反应:催化剂Ir@NC(600-2h)(0.1 mmol%Ir,28 mg),苯胺(1 mmol,0.093 g),苯甲醛(1.4 mmol,0.106 g),溶剂甲苯(2mL),氢气压力为1 MPa,反应温度为60℃,反应时间8h。在拓展反应中对于含杂环、脂肪族的醛都有较高的收率;而且,苯胺和苯乙酮的还原胺化反应也可以通过该催化反应实现,获得苯乙基苯胺有80%的收率,是一个很好的结果。 最后,我们将催化剂Ir@NC(600-2h)应用到二级胺与醛(酮)的还原胺化反应合成三级胺。以N-甲基苯胺和苯甲醛作为模板,考察了溶剂、反应温度、时间、氢气压力对于反应的影响,并确定了最优的反应体系:催化剂Ir@NC(600-2h)(0.1 mmol% Ir,28 mg),N-甲基苯胺(1 mmol,0.107 g),苯甲醛(1.4 mmol,0.106 g),溶剂甲苯(2 mL),氢气压力为1 MPa,反应温度为90℃,反应时间14 h。在最优体系中,多种二级胺与醛(酮)完成反应,对于脂肪族的醛(酮)以及杂环的都有较高收率。