绿色化学研究发展中心知识库

胺类化合物在有机合成和化工生产领域具有重要价值。相关清洁合成的催化体系研究具有重要的学术意义和应用价值，其中半导体光催化法由于反应条件温和等特点是一条潜在的绿色路线。纳米二氧化钛(TiO₂)因其具有无毒、物理化学性质稳定、催化活性高等优点而成为被研究最多的光催化材料。目前，基于TiO₂催化剂研究工作主要集中在环境污染治理和光解水制氢等方面，近年来，TiO₂光催化技术在清洁合成方面得到了越来越多的关注。本论文以TiO₂光催化技术为基础，通过对TiO₂进行改性，制备了一系列的催化剂并以之实现了多种胺类化合物的清洁合成。主要内容和结果讨论如下：

1. 以商品化的TiO₂(P25)为催化剂，过硫酸铵((NH₄)₂S₂O₈)为助催化剂，室温条件和紫外光辐照下，研究了芳胺、芳醛和环醚的偶联反应，合成了29个具有不同结构的取代胺，分离产率可以高达97%。同时，我们利用同位素示踪反应研究了其反应机理，结果表明决速步是亲核加成而非自由基的生成。

2．通过沉积-沉淀-还原的方法制备了一系列的Pd/TiO₂(P25)的催化剂，采用XRD，ICP-AES，TEM，UV-Vis DRS等对催化剂进行了系统的表征，同时对其在室温条件和紫外光辐照下苯胺与甲醇的烷基化反应性能进行了测试。结果表明，当担载量为0.8wt%时，反应结果最佳。这一催化体系还可以应用于其它一级胺、二级胺以及硝基化合物的甲基化/还原甲基化反应中，最高产率可以达到98%。另外，通过调节Pd在TiO₂上的担载量可以抑制催化剂的脱卤性能，从而实现4-氯苯胺的甲基化反应，相应4-氯-N,N-二甲基苯胺的收率可以达到90%。

3．利用Cu和Mo共同修饰TiO₂(P25)制备了一系列Cu-Mo/TiO₂的催化剂，并将其应用于紫外光照射下催化胺-醇烷基化反应。在不加入有机配体和碱助剂的条件下，不同结构的胺能够高效的转化为相应的二级胺或三级胺。值得注意的是，这个催化体系对于卤代胺来说不会发生脱卤反应，而且相应的烷基化产物的产率高达95%。

4. 为了将催化反应拓展到可见光范围，我们以钛酸四丁酯为钛源，硝酸铁为铁源，表面活性剂P123和F127 为模板剂采用溶胶凝胶水热的方法制备了具有较高比表面积及可见光活性的 Fe 掺杂改性TiO₂光催化材料。以日用的1 W LED射灯为光源，我们考察了该催化剂在分子氧为氧化剂的芳香醇氧化反应中的催化性能，考察了不同Fe掺杂量对反应的影响。结果表明，0.023 wt%Fe-TiO₂的催化活性最高，相应的芳香醇转化率最高可以达到80%，相应醛的选择性大于99%。