本发明涉及一种用于合成3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚的催化剂及其应用,属于化工合成领域。
背景技术：
硫广泛存在于自然界中,是构成生命的重要元素。人类利用硫或含硫化合物已有几千年的历史。随着近代科学的发展,含硫化合物在农药、医药、化工染料以及功能材料上都有着很广泛的应用。在有机化合物中,硫原子多以c-s键存在,最常见的是硫醇和硫醚化合物。硫醚由于在药物、染料和新型材料上有着重要广泛的应用而备受关注。3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚的结构式：是硫醚诸多类型的一种，寻求一种5提高2-氨基-2-羟基-二乙硫醚的合成产率的催化剂非常有必要。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种用于合成3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚的催化剂及其应用，在优化条件下能催化3-巯基乙醇和3-丙胺氢溴酸盐的反应,具有较高的产物收率。一种用于合成3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚的催化剂，其特征在于，所述的催化剂为fe3o4@mgal-ldh催化剂。所述的fe3o4@mgal-ldh催化剂制备方法如下：步骤1、将0.232gfe3o4亚微米粒子在150ml甲醇水溶液中超声分散20分钟，称取0.96g的naoh和0.636gna2co3溶解于90ml甲醇水溶液中体积比为1:5，得混合碱溶液；步骤2、称取1.54gmg（no3）2·6h2o和0.53gal（no3）3·9h2o溶解于60ml甲醇水溶液中，得混合盐溶液；步骤3、将混合碱溶液滴加至上述超声过的fe3o4亚微米粒子甲醇水溶液中，调节ph=10，然后在剧烈搅拌下同时滴加混合盐和混合碱，保持ph=10，用时1.5h；步骤4、混合盐滴加完后将反应容器转移至30℃水浴中搅拌晶化24h，结束后，样品磁分离，无水乙醇和去离子水各洗涤3次，60℃干燥12h，然后在450℃空气氛围下焙烧4h，冷却至室温得到fe3o4@mgal-ldh催化剂。如权1所述的催化剂在合成3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚的应用，所述的合成3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚的条件为：在250ml四口烧瓶中加入8.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将21.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；反应结束后停止搅拌，溶液呈淡黄透明，底部有少量白色固体析出，调节体系ph=10，上层澄清液50℃旋干得粘稠液体，用无水乙醇50℃重结晶，得到12.4g淡黄色粘稠液体产物3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚。有益效果：本发明提供了一种用于合成3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚的催化剂，采用一步共沉淀法制备了磁性多级结构核壳型fe3o4@mgal-ldh催化剂，其较强的分子吸附能力可以归因于壳层mgfeal-ldh的记忆效应、壳层氧化物与cr之间的静电吸引、氢键作用、配位作用和多级结构大的比表面积、发达的孔结构有利于更多吸附活性位的暴露，使得反应能够迅速进行并且该多级结构催化剂可磁回收分离，对提高产物的收率具有优异的效果。具体实施方式实施例1一种中间体3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚的合成方法，包括以下步骤：步骤1、在250ml四口烧瓶中加入8.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将21.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；步骤2、反应结束后停止搅拌，溶液呈淡黄透明，底部有少量白色固体析出，调节体系ph=10，上层澄清液50℃旋干得粘稠液体，用无水乙醇50℃重结晶，得到12.4g淡黄色粘稠液体产物3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚。所述的fe3o4@mgal-ldh催化剂制备方法如下：步骤1、将0.232gfe3o4亚微米粒子在150ml甲醇水溶液中超声分散20分钟，称取0.96g的naoh和0.636gna2co3溶解于90ml甲醇水溶液中体积比为1:5，得混合碱溶液；步骤2、称取1.54gmg（no3）2·6h2o和0.53gal（no3）3·9h2o溶解于60ml甲醇水溶液中，得混合盐溶液；步骤3、将混合碱溶液滴加至上述超声过的fe3o4亚微米粒子甲醇水溶液中，调节ph=10，然后在剧烈搅拌下同时滴加混合盐和混合碱，保持ph=10，用时1.5h；步骤4、混合盐滴加完后将反应容器转移至30℃水浴中搅拌晶化24h，结束后，样品磁分离，无水乙醇和去离子水各洗涤3次，60℃干燥12h，然后在450℃空气氛围下焙烧4h，冷却至室温得到fe3o4@mgal-ldh催化剂。实施例2步骤1、在250ml四口烧瓶中加入6.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将21.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；其余步骤同实施例1。实施例3步骤1、在250ml四口烧瓶中加入4.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将21.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；其余步骤同实施例1。实施例4步骤1、在250ml四口烧瓶中加入2.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将21.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；其余步骤同实施例1。实施例5步骤1、在250ml四口烧瓶中加入8.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将17.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；其余步骤同实施例1。实施例6步骤1、在250ml四口烧瓶中加入8.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将15.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；其余步骤同实施例1。实施例7步骤1、在250ml四口烧瓶中加入8.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将12.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；其余步骤同实施例1。实施例8步骤1、在250ml四口烧瓶中加入8.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将9.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；其余步骤同实施例1。实施例9步骤1、在250ml四口烧瓶中加入8.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将6.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；其余步骤同实施例1。实施例10步骤1、在250ml四口烧瓶中加入8.0g3-巯基乙醇，室温磁力搅拌条件下加入1.0gfe3o4@mgal-ldh催化剂，缓慢滴加20ml浓度30%氢氧化钠溶液，滴加完毕后体系升温至50℃，将3.9g3-丙胺氢溴酸盐用9ml水搅拌溶解，缓慢滴加至上述的反应瓶中，继续50℃保温搅拌1h；其余步骤同实施例1。对照例1与实施例1不同点在于：中间体的合成步骤1中，用等量的氨水取代氢氧化钠溶液，其余步骤与实施例1完全相同。对照例2与实施例1不同点在于：中间体的合成步骤1中，不再加入氢氧化钠溶液，其余步骤与实施例1完全相同。对照例3与实施例1不同点在于：中间体的合成步骤1中，用10.gfe3o4作为催化剂，其余步骤与实施例1完全相同。对照例4与实施例1不同点在于：中间体的合成步骤1中，不再加入催化剂，其余步骤与实施例1完全相同。对照例5与实施例1不同点在于：中间体的合成步骤2中，调节体系ph=7，其余步骤与实施例1完全相同。对照例6与实施例1不同点在于：中间体的合成步骤2中，调节体系ph=3，其余步骤与实施例1完全相同。对照例7与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤1中，naoh、na2co3质量比5:1；其余步骤与实施例1完全相同。对照例8与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤1中，naoh、na2co3质量比1:5；其余步骤与实施例1完全相同。对照例9与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤2中，mg（no3）2·6h2o、al（no3）3·9h2o质量比1:1，其余步骤与实施例1完全相同。对照例10与实施例1不同点在于：催化剂的合成步骤2中，mg（no3）2·6h2o、al（no3）3·9h2o质量比1:3，其余步骤与实施例1完全相同。实施例和对照例不同条件下的反应结果如表所示3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚收率/%实施例199.8实施例298.4实施例374.8实施例470.5实施例587.1实施例668.4实施例783.0实施例871.1实施例969.5实施例1066.3对照例159.1对照例256.3对照例347.0对照例449.2对照例555.5对照例649.1对照例742.2对照例844.0对照例956.7对照例1051.7实验结果表明催化剂对3-巯基乙醇和3-丙胺氢溴酸盐的合成反应具有良好的催化效果，在反应条件一定时，中间体收率越高，催化性能越好，反之越差；实施例1和2的3-巯基乙醇、3-丙胺氢溴酸盐质量比时合成效果最好，与实施例1不同点在于，实施例3至实施例10分别改变主要原料3-巯基乙醇、3-丙胺氢溴酸盐的用量和配比，对合成产物的收率有不同的影响；对照例1至对照例2不再加入氢氧化钠溶液并用氨水取代，其他步骤完全相同，导致产物收率明显降低，说明强碱环境对反应影响很大；对照例3至对照例6用fe3o4作催化剂并降低体系ph值，效果依然不好，说明催化剂和体系ph的控制对反应的重要性；对照例7至对照例8naoh、na2co3质量比发生变化，催化反应的效果明显变差，说明碱源的配比也很重要；对照例9至对照例10改变mg（no3）2·6h2o、al（no3）3·9h2o质量比，催化剂结构发生改变，反应的转化率和选择性很低，反应效果明显变差，产物收率依然不高；因此使用本发明的催化剂对3-氨基丙基-2-羟基乙基硫醚的合成反应具有优异的催化效果。当前第1页12