一种钯基催化膜及其制备方法和利用钯基催化膜进行铃木反应的方法

本发明涉及催化，尤其涉及一种钯基催化膜及其制备方法和利用钯基催化膜进行铃木反应的方法。

背景技术：

1、铃木反应(suzuki偶联反应、suzuki-miyaura反应)是构建c-c键最有效的工具之一，在有机合成中的用途很广，具有较强的底物适应性及官能团容忍性，常用于合成多烯烃、苯乙烯和联苯的衍生物，从而应用于众多天然产物、有机材料的合成中。

2、现有技术中进行suzuki-miyaura反应的多为均相催化剂，但催化剂回收成本高、金属残留和环境污染等问题阻碍了suzuki-miyaura反应的广泛工业应用。此外，多相催化剂因其可回收性而成为均相催化剂的重要替代品。许多固定在特定载体上的钯配合物，如沸石、二氧化硅、活性炭、石墨烯、金属-有机框架和有机聚合物等，在suzuki-miyaura反应中表现良好。然而，这些载体大多以粉末形式提供更多的活性金属位点，需要额外的分离技术来回收粉末催化剂，这限制了进一步的实际应用。

3、因此，开发可实际应用的非均相催化剂对工业化生产十分重要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种钯基催化膜及其制备方法和利用钯基催化膜进行铃木反应的方法，解决现有的催化剂回收困难，不利于工业化连续生产的问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种钯基催化膜的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将硅烷偶联剂和二氯甲烷混合，得到硅烷偶联剂溶液；

5、将陶瓷膜浸渍于硅烷偶联剂溶液中，得到改性陶瓷膜；

6、(2)将醋酸钯和丙酮混合，得到醋酸钯溶液；

7、将改性陶瓷膜浸渍于醋酸钯溶液中，得到钯基催化膜。

8、优选的，在上述一种钯基催化膜的制备方法中，所述步骤(1)中硅烷偶联剂为3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷；

9、所述步骤(1)中硅烷偶联剂和二氯甲烷的质量体积比为3～8g：1l。

10、优选的，在上述一种钯基催化膜的制备方法中，所述步骤(1)中浸渍的温度为25～35℃；浸渍的时间为1～2h；

11、所述步骤(2)中浸渍的温度为20～40℃；浸渍的时间为10～15h。

12、优选的，在上述一种钯基催化膜的制备方法中，所述步骤(2)中醋酸钯和丙酮的摩尔体积比为0.01～0.07mol：1l。

13、优选的，在上述一种钯基催化膜的制备方法中，所述步骤(1)中得到改性陶瓷膜后还包括使用二氯甲烷洗涤、烘干；

14、所述步骤(2)中得到钯基催化膜后还包括使用丙酮洗涤、烘干。

15、本发明还提供了一种钯基催化膜的制备方法制得的钯基催化膜。

16、本发明还提供了利用上述钯基催化膜进行铃木反应的方法，包括以下步骤：

17、将钯基催化膜置于催化膜反应器中，加入芳基溴化物、芳基硼酸、碱、溶剂，在钯基催化膜的催化下进行铃木反应，得到联苯化合物。

18、优选的，在上述利用钯基催化膜进行铃木反应的方法中，所述芳基溴化物、芳基硼酸、碱、溶剂的摩尔体积比为1～2mmol：1.2～3mmol：1～3mmol：10～50ml。

19、优选的，在上述利用钯基催化膜进行铃木反应的方法中，所述铃木反应的温度为50～70℃；铃木反应的时间为10～20h。

20、优选的，在上述利用钯基催化膜进行铃木反应的方法中，所述溶剂包括乙醇、乙腈、甲苯、水、三氟甲苯、四氢呋喃、二氧六环中的一种或几种；

21、所述碱包括碳酸钾、碳酸钠、碳酸铯、磷酸钾、磷酸钠、氢氧化钠、氢氧化钾、三乙胺中的一种或几种。

22、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

23、(1)本发明采用浸渍法制备了pd基催化膜，制备的催化膜具备丰富的孔道结构，有利于提高传质效果；活性组分pd在膜上均匀分散，促进反应底物与活性位点接触，增强了反应效果。本发明的制备方法流程简单，能够大规模生产。

24、(2)本发明采用催化膜进行suzuki-miyaura偶联反应的方法，省略了催化剂回收步骤，显著减少了后处理步骤，避免贵金属流失，节约了成本。

25、(3)本发明在膜反应器内反应，可加强传质、传热性能，同时膜反应器内强的传质效果，使得反应液与活性组分得到充分的混合，提高了反应效率。

技术特征：

1.一种钯基催化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种钯基催化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中硅烷偶联剂为3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷；

3.根据权利要求1或2所述的一种钯基催化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中浸渍的温度为25～35℃；浸渍的时间为1～2h；

4.根据权利要求3所述的一种钯基催化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中醋酸钯和丙酮的摩尔体积比为0.01～0.07mol：1l。

5.根据权利要求2或4所述的一种钯基催化膜的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中得到改性陶瓷膜后还包括使用二氯甲烷洗涤、烘干；

6.权利要求1～5任一项所述的一种钯基催化膜的制备方法制得的钯基催化膜。

7.利用权利要求6所述的钯基催化膜进行铃木反应的方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的利用钯基催化膜进行铃木反应的方法，其特征在于，所述芳基溴化物、芳基硼酸、碱、溶剂的摩尔体积比为1～2mmol：1.2～3mmol：1～3mmol：10～50ml。

9.根据权利要求7或8所述的利用钯基催化膜进行铃木反应的方法，其特征在于，所述铃木反应的温度为50～70℃；铃木反应的时间为10～20h。

10.根据权利要求8所述的利用钯基催化膜进行铃木反应的方法，其特征在于，所述溶剂包括乙醇、乙腈、甲苯、水、三氟甲苯、四氢呋喃、二氧六环中的一种或几种；

技术总结
本发明属于催化技术领域，公开了一种钯基催化膜及其制备方法和利用钯基催化膜进行铃木反应的方法。本发明将陶瓷膜浸渍于硅烷偶联剂的二氯甲烷溶液中，再浸渍于醋酸钯的丙酮溶液中，得到钯基催化膜。本发明的钯基催化膜具备丰富的孔道结构，有利于提高传质效果；活性组分Pd在膜上均匀分散，促进反应底物与活性位点接触，增强了反应效果。本发明的制备方法流程简单，能够大规模生产。本发明采用催化膜进行Suzuki‑Miyaura偶联反应，省略了催化剂的回收步骤，显著减少了后处理步骤，避免贵金属流失，节约了成本。

技术研发人员：吴晓进,王双强,陈日志,张飞
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13