BE1023807B1 - Synthesis of 2, 2'-bipyridyl using supported bimetal nanoparticle catalyst - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung offenbart das Syntheseverfahren von 2, 2’-Bipyridyl mithilfe unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators, dadurch gekennzeichnet: mithilfe unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators M1-M2@ Al2O3 wird Pyridin durch direkte Kupplung zu 2, 2’-Bipyridyl synthetisiert. Bei unterstütztem Bimetall-Nanopartikel-Katalysators M1-M2@ Al2O3 dient Al2O3 als Träger und aktive Bestandteile sind zwei unterschiedliche Metalle M1 und M2. M1 und M2 sind jeweils unabhängig voneinander unter Edelmetallen Pd, Pt, Ru, Au, Ag, Rh oder Nichtedelmetallen Ni, Cu, Fe, Zn, Co gewählt. Mit dieser Erfindung wird unterstützter Bimetall-Nanopartikel-Katalysator in direkte Kupplungssynthese von 2, 2’-Bipyridyl aus Pyridin verwendet. Die Produktionseffizienz ist hoch, die Produktion entspricht den Prinzipien der Atom-Ökonomie in Chemieindustrie und keine Umweltbelastungen entstehen. Das ist eine grüne Produktionstechnologie zur Herstellung von chemischen Zwischenprodukten.The present invention discloses the synthesis method of 2, 2'-bipyridyl using supported bimetallic nanoparticle catalyst, characterized by: assisted bimetallic nanoparticle catalyst M1-M2 @ Al2O3 pyridine is synthesized by direct coupling to 2, 2'-bipyridyl. With supported bimetallic nanoparticle catalyst M1-M2 @ Al2O3, Al2O3 acts as a carrier and active components are two different metals M1 and M2. M1 and M2 are each independently selected from noble metals Pd, Pt, Ru, Au, Ag, Rh or non-noble metals Ni, Cu, Fe, Zn, Co. This invention uses supported bimetallic nanoparticle catalyst in direct coupling synthesis of 2, 2'-bipyridyl from pyridine. The production efficiency is high, the production corresponds to the principles of the atom economy in chemical industry and no environmental pollution arises. This is a green production technology for the production of chemical intermediates.
Description
Syntheseverfahren von 2, 2'- Bipyridyl mithilfe unterstützten Bimetall-Nanopartikel-KatalysatorsSynthesis of 2, 2'-bipyridyl using supported bimetal nanoparticle catalyst
Im Technischen BereichIn the technical area
Bei dieser Erfindung handelt sich um ein Syntheseverfahren von 2, 2'- Bipyridyl. Darunter versteht man die direkte Kupplung von 2, 2'- Bipyridyl mithilfe einesThis invention is a synthesis process of 2,2'-bipyridyl. This refers to the direct coupling of 2, 2'-bipyridyl using a
Bimetall-Nanopartikel-Katalysators.Bimetallic nanoparticle catalyst.
Technischer Hintergrund 2, 2'-Bipyridyl ist eines der Isomere von Bipyridinen. Es kann als Liganden, Photosensibilisatoren, Indikatoren für die Erkennung von Metall-Ionen etc. fungieren; 2, 2'-Bipyridyl ist außerdem ein wichtiges Zwischenprodukt bei der Herstellung von organischen Chemikalien, wie z. B. Schlüsselzwischenprodukt für die Herstellung von Herbizid Diquatdibromid. Zur Zeit ist das billige Herbizid Paraquat weit verbreitet. Es ist hochgiftig und hat kein spezifisches Antidot nach Menschen- und Tiervergiftung, deswegen ist seine Anwendung begrenzt. Diquatdibromid gilt als die beste Alternative zu Paraquat. Die Herstellung seines wichtigsten Rohstoff 2, 2'- Bipyridyl bestimmt seine Produktionskosten. Von daher haben die Forschung und Entwicklung von der grünen Produktionstechnologie von 2, 2' Bipyridyl mit hohen Ausbeuten, niedrigen Kosten, hoher Sicherheit und geringer Umweltbelastung eine gute Aussicht und einen großen Marktwert.Technical Background 2, 2'-bipyridyl is one of the isomers of bipyridines. It can act as ligands, photosensitizers, indicators for the detection of metal ions, etc .; 2, 2'-Bipyridyl is also an important intermediate in the production of organic chemicals such. B. Key Intermediate for the Production of Herbicide Diquatdibromide. At present, the cheap herbicide paraquat is widespread. It is highly toxic and has no specific antidote to human and animal intoxication, so its use is limited. Diquatdibromide is considered the best alternative to paraquat. The production of its most important raw material 2, 2'-bipyridyl determines its production costs. Therefore, the research and development of the green production technology of 2, 2 'bipyridyl with high yields, low cost, high safety and low environmental impact, has a good prospect and a high market value.
Im In- und Ausland wurden viele Synthesewege von Bipyridylen berichtet, darunter vor allem Pyridincarbonyl-Verbindungs-Zyklisierungssynthese,At home and abroad, many synthetic pathways of bipyridyls have been reported, including, in particular, pyridinecarbonyl compound cyclization synthesis,
Haloperidol-Ullmann-Kopplungssynthese,Haloperidol Ullmann coupling synthesis,
Raney-Nickel-Katalysator-Pyridincarbonyl-Direktoxidation-Kopplungssynthese undRaney nickel catalyst-pyridinecarbonyl direct oxidation coupling synthesis and
Edelmetallkomplexe-Katalyse etc.Noble metal complex catalysis etc.
Zum ersten Mal wurde Bipyridyl aus Pyridincarbonyl-Verbindungen zyklisiert. Beschke hat bei Experimenten entdeckt, dass Pyridincarbonyl-Verbindung und a-ß-ungesättigte Carbonylverbindung mithilfe von Katalysatoren zu 2, 2'- Bipyridyl umgesetzt werden konnten Bei 440°C ließen sich 2 -Acetylpyridine, Acrolein und Ammoniak im Molverhältnis 1:2:6 mischen und wurden mithilfe von Katalysator zu 2, 2'- Bipyridyl umgesetzt. Wird 2 -Acetylpyridine als Basis betrachtet, liegt Umsetzungsgrad bis zu 69 %. Diese Methode hat zwar relativ hohe Ausbeuten, aber die Reaktionstemperatur ist zu hoch. Wenn die Reaktion in Gasphasenbedingungen durchgeführt wird, gibt es Sicherheitsrisiken. Zudem ist diese Reaktion und die katalytische Effizienz instabil. Zuletzt sind Pyridincarbonyl-Verbindungen teuer und schwer zu besorgen. Deswegen hat diese Methode keinen Wert in der industriellen Produktion.For the first time, bipyridyl was cyclized from pyridinecarbonyl compounds. Beschke discovered in experiments that pyridinecarbonyl compounds and a-ß-unsaturated carbonyl compounds could be converted to 2, 2'-bipyridyl catalysts at 440 ° C, 2-acetylpyridines, acrolein, and ammonia in a molar ratio of 1: 2: 6 were converted to 2, 2'-bipyridyl with the help of catalyst. If 2-acetylpyridines are considered as the basis, the degree of conversion is up to 69%. Although this method has relatively high yields, the reaction temperature is too high. When the reaction is carried out in gas phase conditions, there are safety risks. In addition, this reaction and the catalytic efficiency is unstable. Finally, pyridinecarbonyl compounds are expensive and difficult to obtain. Therefore, this method has no value in industrial production.
Mit der Haloperidol-Ullmann-Kopplung synthesiertes 2, 2'- Bipyridyl hat eine relativ ausgereifte Industrieanwendung. Die Synthese erfolgt wie folgt: Pyridin als Rohstoff wird mithilfe von Chlor zu Chlorpyridin umgesetzt und dann zu 2, 2'- Bipyridyl gekuppelt. Diese Technik und die Technologie sind relativ ausgereift, aber seine Synthese-Route ist relativ lang und die Produktionseffizienz relativ gering. Wasserstoff-Atom am Pyridinring wird zuerst durch Halogen-Atom ersetzt und das Halogen-Atom wird abgezogen, während 2, 2'- Bipyridyl synthesiert wird. Im ICI Unternehmen wurde 2, 2'- Bipyridyl mithilfe Raney Nickel durch Ullmann-Kupplung synthesiert. Die Reaktion musste bei hohem Druck erhitzt werden. Ausbeute war ziemlich gering. Das Ullmann-Kupplung-Verfahren verursacht im Produktionsprozess starke Umweltverschmutzung und Produktionskosten sind relativ hoch, deswegen entspricht dieses Verfahren den Prinzipien der Atom-Ökonomie und Anforderungen der modernen grünen Chemieproduktion nicht.2, 2'-bipyridyl synthesized by the haloperidol-Ullmann coupling has a relatively mature industrial application. The synthesis proceeds as follows: pyridine as a raw material is converted to chloropyridine with the aid of chlorine and then coupled to 2,2'-bipyridyl. This technique and technology are relatively mature, but its synthesis route is relatively long and production efficiency relatively low. Hydrogen atom on the pyridine ring is first replaced by halogen atom and the halogen atom is subtracted while 2, 2'-bipyridyl is synthesized. In the ICI company 2, 2'-bipyridyl was synthesized by Raney Nickel through Ullmann coupling. The reaction had to be heated at high pressure. Yield was pretty low. The Ullmann coupling process causes severe environmental pollution in the production process and production costs are relatively high, therefore, this method does not meet the principles of atom economy and requirements of modern green chemical production.
Die Forschung der direkten Kupplung von Bipyridyl mithilfe des Katalysators Raney-Nickel und ihre Berichte gaben es schon seit langer Zeit. Von Gerald L.Goe wurde in den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts aus Pyridin mithilfe von Raney-Nickel direkt zu 2, 2'-Bipyridyl gekuppelt. Die kontrollierte Reaktionstemperatur betrug 200-400°C. Nach der Optimierung der Bedingungen liegt die katalytische Effizienz bei 0,174 g 2, 2'- Bipyridyl pro Gramm von Raney-Nickel pro Std. Wenn der Reaktionstemperatur zu hoch wäre, wäre Raney-Nickel leicht deaktiviert. Wenn die Temperatur zu niedrig wäre, würde Ausbeute sich verringern. Die direkte Kupplung von Bipyridyl mit Raney-Nickel hat zwar eine kurze Syntheseroute und einen einfachen Produktionsprozess, aber der Umsetzungsgrad ist niedrig. Bei der industriellen Produktion sind Raney-Nickel-Katalysatoren in der Regel in Wasserphasenbedinungen gespeichert und diese Reaktion muss unter wasserfreien Bedingungen durchgeführt werden. Zudem sind die Herstellung und Anwendung von wasserfreiem Raney-Nickel Katalysator kompliziert und haben in gewissem Maße Sicherheitsrisiken.The research on bipyridyl direct coupling using the Raney nickel catalyst and its reports have been around for a long time. In the 1990s, Gerald L. Gooe coupled pyridine directly to 2, 2'-bipyridyl using Raney nickel. The controlled reaction temperature was 200-400 ° C. After optimization of the conditions, the catalytic efficiency is 0.174 g of 2, 2'-bipyridyl per gram of Raney nickel per hour. If the reaction temperature were too high, Raney nickel would be slightly deactivated. If the temperature were too low, the yield would decrease. Although the direct coupling of bipyridyl with Raney nickel has a short synthesis route and a simple production process, the degree of conversion is low. In industrial production, Raney nickel catalysts are usually stored in water phase conditions and this reaction must be carried out under anhydrous conditions. In addition, the preparation and use of anhydrous Raney nickel catalyst are complicated and have some degree of safety hazards.
Im Jahr 2007 berichteten Takashi Kawashima u.a. bei JACS die direkte Kupplung von 2, 2'- Bipyridyl mithilfe von Ru-Komplex als Katalysator (Takashi Kawashima; Toshiro Takao; Hiroharu Suzuki *. J.Am.Chem.Soc. 2.007.129 (36), 11006-11007. ). Nach der Optimierung der Bedingungen liegt der Umsetzungsgrad bei 20%. Aber mit dieser Methode ist der Syntheseweg des Metallkomplexkatalysators kompliziert und teuer. Ru-Komplexkatalysator gilt als homogener Katalysator, der schwer zu recyceln und schwierig wieder zu verwenden ist. Deshalb ist der industrielle Anwendungswert begrenzt.In 2007, Takashi Kawashima et al. in JACS, the direct coupling of 2,2'-bipyridyl using Ru complex as catalyst (Takashi Kawashima, Toshiro Takao, Hiroharu Suzuki *, J. Am. Chem. Soc., 2,007,129 (36), 11006-11007.) , After optimization of the conditions, the degree of conversion is 20%. But with this method, the synthetic route of the metal complex catalyst is complicated and expensive. Ru complex catalyst is considered to be a homogeneous catalyst that is difficult to recycle and difficult to reuse. Therefore, the industrial application value is limited.
Zusammenfassend gibt es zwar eine Menge Synthesewege von Bipyridyl, aber in der industriellen Produktion wird Bipyridyl durch die Uullman-Kupplung hergestellt. Aufgrund der Umweltverschmutzung durch diese Methode entspricht sie dem modernen Konzept der grünen Chemieindustrie nicht. Die Konzeption und Vorbereitung der neuen Katalysatoren, mithilfe von denen Pyridin sich direkt zu 2, 2'- Bipyridyl kuppeln lässt, hat eine sehr breite Anwendungsperspektive.In summary, there are a lot of synthetic routes of bipyridyl, but in industrial production bipyridyl is produced by the Uullman coupling. Due to the environmental pollution caused by this method, it does not comply with the modern concept of the green chemical industry. The design and preparation of the new catalysts, which allow pyridine to couple directly to 2, 2'-bipyridyl, has a very broad application perspective.
Inhalt der ErfindungContent of the invention
Die vorliegende Erfindung vermeidet die oben geschilderten Mängel der vorhandenen Technologien und bietet eine direkte Synthesemethode von 2, 2'- Bipyridyl mithilfe unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Mi-M2@Al2C>3 an, um die Produktionskosten zu reduzieren und Betriebssicherheit zu verbessern. Sie ist geeignet für die industrielle Mas senprodukti on.The present invention avoids the shortcomings of existing technologies described above and offers a direct synthesis method of 2, 2'-bipyridyl with the aid of supported bimetallic nanoparticle catalyst Mi-M2 @ Al2C> 3 to reduce production costs and improve operational safety. It is suitable for industrial mass production.
Die vorliegende Erfindung offenbart das Syntheseverfahren von 2, 2’-Bipyridyl mithilfe unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators, Pyridin wird durch unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysator Μι-Μ2@ AI2O3 direkt zu 2, 2’-Bipyridyl gekuppelt. Reaktionsgleichung wie folgt (1):The present invention discloses the synthesis method of 2, 2'-bipyridyl using supported bimetal nanoparticle catalyst, pyridine is coupled by supported bimetallic nanoparticle catalyst Μι-Μ2 @ Al2O3 directly to 2, 2'-bipyridyl. Reaction equation as follows (1):
In der Gleichung werden Ri, R2, R3, R4 jeweils unabhängig voneinander gewählt aus H, Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl oder Hexyl;In the equation, R 1, R 2, R 3, R 4 are each independently selected from H, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl or hexyl;
Mi-M2@ AI2O3 kommt in Hochdruck-Reaktor und dann auch Pyridin. Nach dem Ersetzung von O2 durch N2 wird der Reaktor abgedichtet. Nach 2~48-stündiger Reaktion bei der Temperatur 100~600°C wird das Erhitzen gestoppt, wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann man dann Reaktionsgemisch erhalten.Mi-M2 @ AI2O3 comes in high-pressure reactor and then pyridine. After replacing O2 with N2, the reactor is sealed. After 2 ~ 48 hours of reaction at the temperature 100 ~ 600 ° C, the heating is stopped, when the reactor temperature drops to room temperature, then reaction mixture can be obtained.
Durch Filtern und Ausscheiden von gemischter Reaktionslösung wird Feststoff erhalten. Das ist Katalysator, der wieder verwendet werden kann. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung werden nicht-umgesetzte Pyridine und gewünschtes Produkt 2, 2’-Bipyridyl erhalten.By filtering and precipitating mixed reaction solution, solid is obtained. This is catalyst that can be reused. Fractionation of the reduced pressure filtrate gives unreacted pyridines and the desired product 2, 2'-bipyridyl.
Massenverhältnis von Μι-Μ2@Αΐ2θ3 und Pyridin ist 1 1-10000 , dieMass ratio of Μι-Μ2 @ Αΐ2θ3 and pyridine is 1 1-10000, the
Reaktionstemperatur liegt bei 400°C, die Reaktion dauert 8 Stunden.Reaction temperature is 400 ° C, the reaction lasts 8 hours.
Wie oben geschildert, der Träger unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Mi-M2@ AI2O3 ist AI2O3 und zwei beliebig unterschiedliche Metalle sind dessen aktiven Bestandteile. Dabei werden Mi und M2 jeweils unabhängig voneinander unter Edelmetallen Pd, Pt, Ru, Au, Ag, Rh oder Nichtedelmetallen Ni, Cu, Fe, Zn, Co ausgewählt. Vorzugsweise ist das Edelmetall Pd, Pt oder Ru; das Nichtedelmetall Cu oder Ni ist bevorzugt.As outlined above, the support supported bimetallic nanoparticle catalyst Mi-M2 @ Al2O3 is Al2O3 and any two metals are its active constituents. Here, Mi and M2 are each independently selected from noble metals Pd, Pt, Ru, Au, Ag, Rh or base metals Ni, Cu, Fe, Zn, Co. Preferably, the noble metal is Pd, Pt or Ru; the base metal Cu or Ni is preferred.
Der Träger des Katalysator kann AI2O3 verschidener Kristallformen sein, wie z.B. a-Al203, ß- AI2O3, γ-Α1203 und unförmiges AI2O3. Davon haben α-Α1203, ß- AI2O3 und γ-Α1203 Priorität.The support of the catalyst may be Al 2 O 3 of various crystal forms, e.g. a-Al203, β-Al2O3, γ-Α1203 and unsubstituted Al2O3. Of these, α-Α1203, β-AI2O3 and γ-Α1203 have priority.
Das Molverhältnis von oben geschilderten aktiven Bestandteilen Mi und M2 ist 1 : 0.01-100; das Massenverhältnis der oben geschilderten aktiven Bestandteile beträgt 5-60%, am besten 30-50%;The molar ratio of the above-described active ingredients Mi and M2 is 1: 0.01-100; the mass ratio of the above-described active ingredients is 5-60%, most preferably 30-50%;
Der entsprechende aktive Edelmetall-Bestandteil des Katalysators Μι-Μ2@Αΐ2θ3 in dieser Erfindung wird aus anorganischer Säure oder organischer Säure-Salzen mit entsprechenden Ionen oder organischer Metallverbindung usw. als Vorläufer umgewandelt, wie z.B. RuCl3'3H20, Ru02, (NH4)2RuC16, [(CöHsjsPjsRuCb, C15H21O6RU, H2PtCl6'6H20, PtCl4, PtCl3, PtCl2, [Pt(NH3)4](N03)2, (Ml^tCle, Pt(N03)2, (NH4)2PtCl4, Ci0Hi4O4Pt, Pd(N03)2, Pd(OAc)2, PdCl2, Pd(OH)2, PdS04-2H20, Pd(NH3)2Cl2, Pd(NH3)4Cl2, Pd(C5H702)2, (NH4)2PdCl4, Rh203, RI1CI3 3H20, Rh(OAc)3, Rh(N03)3-Lösung, Ru2(S04)3-Lösung, (NH4)3RhCl6; bevorzugt Acetat und Chlorid;The corresponding active noble metal component of the catalyst Μι-Μ2 @ Αΐ2θ3 in this invention is converted from inorganic acid or organic acid salts with corresponding ions or organic metal compound, etc. as a precursor, e.g. RuCl3'3H20, RuO2, (NH4) 2RuC16, [(C0HsjsPjsRuCb, C15H21O6RU, H2PtCl6'6H20, PtCl4, PtCl3, PtCl2, [Pt (NH3) 4] (NO3) 2, (Ml ^ tCle, Pt (NO3) 2, (NH4) 2PtCl4, Ci0Hi4O4Pt, Pd (NO3) 2, Pd (OAc) 2, PdCl2, Pd (OH) 2, PdSO4-2H20, Pd (NH3) 2Cl2, Pd (NH3) 4Cl2, Pd (C5H702) 2, ( NH4) 2PdCl4, Rh203, RI1Cl3 3H20, Rh (OAc) 3, Rh (NO3) 3 solution, Ru2 (SO4) 3 solution, (NH4) 3RhCl6, preferably acetate and chloride;
Der entsprechende aktive Nichtedelmetall-Bestandteil des Katalysators Μι-Μ2@Αΐ2θ3 in der Erfindung wird aus anorganische Säure oder organischer Säure-Salzen mit entsprechenden Ionen oder organischer Metallverbindung usw. als Vorläufer umgewandelt, wie z.B.The corresponding active non-noble metal component of the catalyst Μι-Μ2 @ Αΐ2θ3 in the invention is converted from inorganic acid or organic acid salts with corresponding ions or organic metal compound, etc., as a precursor, e.g.
Cu(N03)2 3H20, CuC12 2H20, CuO, Cu20, Cu(OAc)2, Cu2(0H)2C03, CioHi4Cu04, C2H6Cu02, C4H604Co, C0CO3, CoCl2, CoS04 7H20, Co(OH)2, Co(N03)2, CoF2, CoC12(NH3)4, Ci4H22Co04, Ci5H21Co06, FeCl3, FeS, Fe2(C204)3 5H20, Fe(N03)3, Fe203, Fe304, Fe(C5H5)2, Trimethoxyeisen, FeNH4(S04)2 12H20, Ci5H2iFe06, NiCl2, C4H6Ni04 4H20, Ni(OH)2, NiS04, Ni203, N1CO3, Ni(OH)3, Ni (N03)2, CioHi4Ni04; bevorzugt Hydrochlorid und Nitrat.Cu (NO 3) 2 3H 2 O, CuC 12 2H 2 O, CuO, Cu 2 O, Cu (OAc) 2, Cu 2 (0H) 2CO 3, CioHi 4 CuO 4, C 2 H 6 CuO 2, C 4 H 604 Co, COCO 3, CoCl 2, CoSO 4 7H 2 O, Co (OH) 2, Co (NO 3) 2 , CoF2, CoC12 (NH3) 4, Ci4H22Co04, Ci5H21Co06, FeCl3, FeS, Fe2 (C204) 3 5H20, Fe (NO3) 3, Fe203, Fe304, Fe (C5H5) 2, trimethoxyiron, FeNH4 (SO4) 2 12H20, Ci5H2iFe06 , NiCl2, C4H6Ni04 4H20, Ni (OH) 2, NiSO4, Ni203, N1CO3, Ni (OH) 3, Ni (NO3) 2, CioHi4Ni04; prefers hydrochloride and nitrate.
Das Herstellungsverfahren des unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators mit der vorliegenden Erfindung kann Nanopartikel-Unterstützte-Synthese oder In-situ-Unterstützte-Synthese sein.The method of preparation of the supported bimetallic nanoparticle catalyst with the present invention may be nanoparticle-assisted synthesis or in situ assisted synthesis.
Schritte der Nanopartikel-Unterstützte-Synthese: Legierte Nanopartikel Mi-M2 kann gekauft oder selbst hergestellt werden. Je nach Art und Beschaffenheit des Coatings außerhalb von legierten Nanopartikeln werden geeignete Lösungsmittel gewählt (wie z.B. entionisiertes Wasser, Alkohol, Ether, vorzugsweise Wasser und Alkohl). Dann wird eine Lösung der legierten Nanopartikeln mit gleichmäßiger und stabiler Dispersion zusammengestellt. Nach gewünschtem Anteil wird entsprechende Menge von obiger Lösung genommen. Danach wird bestimmte Massenanteil der Träger hinzugefügt und alles wird zusammen gemischt und ständig gerührt. Bei einer geeigneter Temperatur lässt sich die Lösung trocknen, um Lösungsmittel zu entfernen. Nach Mahlen ist unterstützter legierter Bimetall-Nanopartikel-Katalysator durch Rösten, Reduktion und Tempern bei hoher Temperatur zu erhalten.Nanoparticle-Assisted Synthesis Steps: Alloy Nanoparticles Mi-M2 can be purchased or self-fabricated. Depending on the nature and nature of the coating outside of alloyed nanoparticles, suitable solvents are selected (such as deionized water, alcohol, ether, preferably water and alcohol). Then, a solution of the alloyed nanoparticles with uniform and stable dispersion is put together. After the desired proportion of appropriate amount of the above solution is taken. Thereafter, certain mass fraction of carriers is added and everything is mixed together and stirred constantly. At a suitable temperature, the solution is allowed to dry to remove solvent. After grinding, supported alloyed bimetallic nanoparticle catalyst is obtained by roasting, reduction, and high temperature annealing.
Schritte der In-situ-Unterstützte-Synthese von Katalysator: Vorläufer-Materialien werden nach dem Verhältnis der aktiven Bestandteile gewogen. Danach lassen sie sich mit Wasser oder geeigneten Lösungsmitteln lösen und rühren. Dazu kommen noch Träger in diese Lösung. Rühren für eine Zeitdauer bis zum gleichmäßigen viskosen Zustand. Danach bei einer geeigneter Temperatur wird die Lösung getrocknet, um Lösungsmittel zu entfernen, nach Mahlen kann unterstützter legierter Bimetall-Nanopartikel-Katalysator durch Rösten, Reduktion und Tempern bei Hochtemperatur erhalten werden.Catalyst In Situ Supported Synthesis Steps: Precursor materials are weighed according to the ratio of active ingredients. Then they can be dissolved with water or suitable solvents and stirred. There are also carriers in this solution. Stir for a period of time until uniform viscous. Thereafter, at a suitable temperature, the solution is dried to remove solvent, after milling, supported bimetallic alloy nioparticle alloy catalyst can be obtained by roasting, reduction and high temperature annealing.
Die vorteilhaften Wirkungen bestehen darin: 1. Mit der Erfindung findet unterstützter Bimetall-Nanopartikel-Katalysator in der Herstellung von 2, 2’-Bipyridyl durch direkte Kupplung Anwendung. Die Produktionseffizienz ist hoch, die Produktion entspricht den Prinzipien der Atom-Ökonomie in chemischer Produktion, keine Umweltbelastung entsteht, das ist eine grüne Produktionstechnologie bei Herstellung von chemischen Zwischenprodukten. 2. Mit dem Syntheseverfahren in der vorliegenden Erfindung kann man durch Fraktionierung mit Druckverminderung Pyridine zurückgewinnen. Die Ruckgewinnungsquote beträgt bis zu 90-98%, Reinheit der Pyridine bis zu 98-99.5%, nach Destillation können diese Pyridine direkt wiederverwendet werden. Dabei können die zurückgewonnenen Katalysatoren nach den konkreten Umständen direkt oder nach einfacher Trocknung wiederverwendet werden. Sie haben noch eine hohe katalytische Aktivität und Produktselektivität. 3. Duale aktive Bestandteile des unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators in der vorliegenden Erfindung können den Bruch der C-H-Bindung und die Kupplung der C-C-Bindung wirksam regulieren, wodurch die Aktivität des Katalysators steigt. Als Träger haben a-Al2Ö3, ß- AI2O3 und γ-Α1203 eine größere Fläche, und die Wechselwirkung zwischen ihnen und jedem aktiven Bestandteil ist sehr stark, so dass die aktiven Bestandteile auf dem Träger stabil bleiben. Das ist hilfreich für die Ruckgewinnung und Wiederverwendung.The advantageous effects are as follows: 1. With the invention, supported bimetallic nanoparticle catalyst is used in the preparation of 2, 2'-bipyridyl by direct coupling. The production efficiency is high, the production corresponds to the principles of the atom economy in chemical production, no environmental pollution arises, that is a green production technology with production of chemical intermediates. 2. The synthesis method in the present invention can recover pyridine by fractional reduction. The recovery rate is up to 90-98%, purity of the pyridines up to 98-99.5%, after distillation these pyridines can be reused directly. The recovered catalysts can be reused according to the specific circumstances directly or after simple drying. They still have high catalytic activity and product selectivity. 3. Dual active ingredients of the supported bimetallic nanoparticle catalyst in the present invention can effectively regulate the breaking of the C-H bond and the coupling of the C-C bond, thereby increasing the activity of the catalyst. As carriers, α-Al 2 O 3, β-Al 2 O 3 and γ-Α1203 have a larger area, and the interaction between them and each active ingredient is very strong, so that the active ingredients on the carrier remain stable. This is helpful for recovery and reuse.
Konkrete DurchführungConcrete execution
Durch folgende Beispiele wird die vorliegende Erfindung weiter beschrieben.The following examples further describe the present invention.
Beispiel 1 : Herstellung und katalytische Reaktion des in-situ-unterstütztenExample 1: Preparation and Catalytic Reaction of In Situ Supported
Metall-Nanopartikel-Katalysators Pd@y-Al203 ( 1 ) Herstellung des Katalysators 2.00 g PdCl2 und 20 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 4 g γ-Α1203 werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Volumenverhältnis von 1: 1) bei 450°C für 4 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 5.03 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Pd @γ-Α1203. ( 2 ) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 4 g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 40 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem 02 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 34.8 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 95%, Gehaltsanteil 98.5%) und 3.4 g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 8.5%) erhalten.Metal Nanoparticle Catalyst Pd @ y-Al 2 O 3 (1) Preparation of Catalyst Mix 2.00 g of PdCl 2 and 20 ml of deionized water in a container until complete dissolution; Add 4 g of γ-¹1203 to the above solution, then stir for 4 hours to the pasty state, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volume ratio of 1: 1) at 450 ° C for 4 hours. This gives 5.03 g of supported metal nanoparticle catalysts Pd @ γ-Α1203. (2) synthesis of 2, 2'-bipyridyl by a catalyst add 4 g of catalysts and 40 g of pyridines in the high pressure reactor in step (1), after replacing O 2 with N 2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 34.8 g of pyridines (recovery rate is 95%, content fraction 98.5%) and 3.4 g of 2, 2'-bipyridyl (yield 8.5%).
Beispiel 2 : Herstellung und katalytische Reaktion des in-situ-unterstützten Metall-Nanopartikel-Katalysators Cu@yAl2C>3 ( 1 ) Herstellung des Katalysators 5.34 g CuC12-2H20 und 20 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 5g γ-Α1203 werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Völumenverhältnis von 1: 1) bei 450°C für 5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 6.89 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Cu@y-Al2C>3. ( 2 ) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 4 g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 30 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem 02 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 10-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 28.2 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 94%, Gehaltsanteil 97.5%) , Nr.2, 2’-Bipyridyl.Example 2: Preparation and Catalytic Reaction of the In-Situ Supported Metal Nanoparticle Catalyst Cu @ yAl 2 C> 3 (1) Preparation of Catalyst 5.34 g of CuC 12-2H 2 O and stir 20 ml of deionized water in a container until complete dissolution; 5g γ-Α1203 are added to the above solution, then stirred for 4 hours until pasty, drying at 75 ° C for 12 hours, taking out the above solid and milling, the milled particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volumetric ratio of 1: 1) at 450 ° C for 5 hours. This gives 6.89 g of supported metal nanoparticle catalysts Cu @ y-Al2C> 3. (2) synthesis of 2, 2'-bipyridyl by a catalyst add 4 g of catalysts charged in step (1) and 30 g of pyridines to the high pressure reactor after O 2 is replaced by N 2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 10 hours of reaction, the heating is stopped. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 28.2 g of pyridines (recovery rate is 94%, salary 97.5%), No.2, 2'-bipyridyl.
Beispiel 3: Herstellung und Katalytische Reaktion des In-situ-UnterstütztenExample 3: Preparation and Catalytic Reaction of In Situ Supported
Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pd-Ni@y-Al203 (Pd und Ni in einem Molverhältnis von 2:1) ( l ) Herstellung des Katalysators 2.34g PdCl2. 192g Ni(N03)2 6H20 und 30 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 4 g γ-Α1203 werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Volumenverhältnis von 1: 1) bei 500°C für 5.5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 5.59 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Pd-Ni@y-Al203. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 5g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 50 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem 02 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 22.0 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 92%, Gehaltsanteil 95.7%) und 25.9g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 52%) erhalten.Bimetallic nanoparticle catalyst Pd-Ni @ y-Al 2 O 3 (Pd and Ni in a molar ratio of 2: 1) (l) Preparation of Catalyst 2.34g PdCl 2. Stir 192g Ni (N03) 2 6H20 and 30ml deionized water in a container until complete dissolution; Add 4 g of γ-¹1203 to the above solution, then stir for 4 hours to the pasty state, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volume ratio of 1: 1) at 500 ° C for 5.5 hours. This gives 5.59 g of supported metal-nanoparticle catalysts Pd-Ni @ y-Al203. (2) synthesis of 2, 2'-bipyridyl by adding a catalyst 5g in step (1) and 50 g of pyridines in the high-pressure reactor after 02 is replaced by N2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 22.0 g of pyridine (recovery rate is 92%, 95.7% salary) and 25.9g 2, 2'-bipyridyl (yield 52%).
Beispiel 4: Herstellung und Katalytische Reaktion des In-situ-Unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pd-Ni@y-Al2C>3 (Pd und Ni in einem Molverhältnis von 1:1) ( 1 ) Herstellung des Katalysators 2.34g PdCh. 3.84g Ni(N03)2-6H20 und 30 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 4 g y-A^Os werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Volumenverhältnis von 1: 1) bei 500°C für 5.5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 5.94 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Pd-Ni@Y-Al2C>3. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 5g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 50 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 34.1g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 94%, Gehaltsanteil 96.6%) und 13.5g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 27%) erhalten.Example 4: Preparation and Catalytic Reaction of the In-Situ Supported Bimetallic Nanoparticle Catalyst Pd-Ni @ y-Al2C> 3 (Pd and Ni in a 1: 1 molar ratio) (1) Preparation of Catalyst 2.34g PdCh. Stir 3.84g Ni (N03) 2-6H20 and 30ml deionized water in a container until completely dissolved; Add 4 g of YA ^ Os to the above solution, then stir for 4 hours to the pasty state, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volume ratio of 1: 1) at 500 ° C for 5.5 hours. This gives 5.94 g of supported metal-nanoparticle catalysts Pd-Ni @ Y-Al2C> 3. (2) synthesis of 2,2'-bipyridyl by adding a catalyst 5g in step (1) and 50 g of pyridines to the high pressure reactor after O2 is replaced by N2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 34.1g pyridines (recovery rate is 94%, content fraction 96.6%) and 13.5g 2, 2'-bipyridyl (yield 27%).
Beispiel 5: Herstellung und Katalytische Reaktion des In-situ-Unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pd-Cu@Y-Al203 (Pd und Cu in einem Molverhältnis von 3:1) ( 1 ) Herstellung des Katalysators 2.50g PdCh. 0.81 g CuCL 2H2O und 30 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 5 g γ-Α1203 werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Volumenverhältnis von 1: 1) bei 480°C für 4.5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 6.58 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Pd-Cu@Y-Al2C>3. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 5g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 40 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 9-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 25.2g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 92%, Gehaltsanteil 96.1%) und 12.1g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 30%) erhalten.Example 5: Preparation and Catalytic Reaction of In-Situ Supported Bimetallic Nanoparticle Catalyst Pd-Cu @ Y-Al 2 O 3 (Pd and Cu in 3: 1 molar ratio) (1) Preparation of Catalyst 2.50 g PdCh. Stir 0.81 g of CuCl 2H 2 O and 30 ml of deionized water in a container until completely dissolved; Add 5 g of γ-¹1203 to the above solution, then stir for 4 hours to the pasty state, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volume ratio of 1: 1) at 480 ° C for 4.5 hours. This gives 6.58 g of supported metal-nanoparticle catalysts Pd-Cu @ Y-Al2C> 3. (2) synthesis of 2, 2'-bipyridyl by adding a catalyst 5g in step (1) and 40 g of pyridines to the high pressure reactor after O2 is replaced by N2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 9 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 25.2g pyridines (recovery rate is 92%, salary 96.1%) and 12.1g 2, 2'-bipyridyl (yield 30%).
Beispiel 6: Herstellung und Katalytische Reaktion des In-situ-Unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pd-CufSy-AkCk (Pd und Cu in einem Molverhältnis von 1:1) ( l ) Herstellung des Katalysators 2.50g PdCk, 2.41 g CuCk 2H2O und 30 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 5 g y-AkCh werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Volumenverhältnis von 1: 1) bei 480°C für 4.5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 7.12 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Pd-Cu@y-Ak03. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 5g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 40 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 9-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 29.6g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 95%, Gehaltsanteil 97.2%) und 8.4g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 21%) erhalten.Example 6: Preparation and Catalytic Reaction of the In-Situ Supported Bimetallic Nanoparticle Catalyst Pd-CufSy-AkCk (Pd and Cu in a 1: 1 molar ratio) (l) Preparation of Catalyst 2.50g PdCk, 2.41g CuCk 2H2O and Stir 30 ml of deionized water in a container until completely dissolved; Add 5 g of γ-AkCh to the above solution, then stir for 4 hours to the pasty state, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the milled particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volume ratio of 1: 1) at 480 ° C for 4.5 hours. This gives 7.12 g of supported metal-nanoparticle catalysts Pd-Cu @ y-Ak03. (2) synthesis of 2, 2'-bipyridyl by adding a catalyst 5g in step (1) and 40 g of pyridines to the high pressure reactor after O2 is replaced by N2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 9 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 29.6g pyridines (recovery rate is 95%, content fraction 97.2%) and 8.4g 2, 2'-bipyridyl (yield 21%).
Beispiel 7: Herstellung und Katalytische Reaktion des In-situ-Unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Ru-Cui^y-AkCk (Ru und Cu in einem Molverhältnis von 1:1) ( l ) Herstellung des Katalysators 3.69 g RuC12 3H20. 3.05 g CuCl2'2H20 und 25 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 4.5 g γ-Αΐ2θ3 werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Volumenverhältnis von 1: 1) bei 500°C für 4 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 7.12 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Ru-Cu@y-Al203. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 5g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 50 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem 02 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 10-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 33.38 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 92%, Gehaltsanteil 96.7%) und 13.4 g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 26.7%) erhalten.Example 7: Preparation and Catalytic Reaction of the In-Situ Supported Bimetallic Nanoparticle Catalyst Ru-Cui ^ y-AkCk (Ru and Cu in a 1: 1 molar ratio) (l) Preparation of Catalyst 3.69 g RuC12 3H20. Stir 3.05 g CuCl2'2H20 and 25 ml deionized water in a container until completely dissolved; Add 4.5 g of γ-Αΐ2θ3 to the above solution, then stir for 4 hours until pasty, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volume ratio of 1: 1) at 500 ° C for 4 hours. This gives 7.12 g of supported metal nanoparticle catalysts Ru-Cu @ y-Al203. (2) synthesis of 2, 2'-bipyridyl by adding a catalyst 5g in step (1) and 50 g of pyridines in the high-pressure reactor after 02 is replaced by N2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 10 hours of reaction, the heating is stopped. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 33.38 g of pyridine (recovery rate is 92%, content fraction 96.7%) and 13.4 g of 2, 2'-bipyridyl (yield 26.7%).
Beispiel 8: Herstellung und Katalytische Reaktion des In-situ-Unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pt-Cu@y-Al203 (Pt und Cu in einem Molverhältnis von 1.5:1) ( l ) Herstellung des Katalysators 2.66 g Platin.0.58 g CuCl22H20 und 20 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 4 g γ-Α1203 werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Völumenverhältnis von 1: 1) bei 450°C für 5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 5.08 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Ρί-Οι@γ-Α12θ3. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 4.5g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 40 g Pyridine in denExample 8: Preparation and Catalytic Reaction of the In Situ Supported Bimetallic Nanoparticle Catalyst Pt-Cu @ y-Al 2 O 3 (Pt and Cu in a 1.5: 1 molar ratio) (l) Preparation of the catalyst 2.66 g of platinum 0.058 g of CuCl22H 2 O and stir 20 ml of deionized water in a container until completely dissolved; Add 4 g of γ-¹1203 to the above solution, then stir for 4 hours to the pasty state, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volumetric ratio of 1: 1) at 450 ° C for 5 hours. This gives 5.08 g of supported metal nanoparticle catalysts Ρί-Οι @ γ-Α12θ3. (2) Synthesis of 2, 2'-bipyridyl by a catalyst 4.5g in step (1) applied catalysts and 40 g of pyridines in the
Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 31.2 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 90%, Gehaltsanteil 95.9%) und 4.68 g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 11.7%) erhalten.Add high-pressure reactor after O2 is replaced by N2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 31.2 g of pyridines (recovery rate is 90%, content fraction 95.9%) and 4.68 g of 2, 2'-bipyridyl (yield 11.7%).
Beispiel 9: Herstellung und Katalytische Reaktion des In-situ-UnterstütztenExample 9: Preparation and Catalytic Reaction of In Situ Supported
Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Ru-Ni^iy-AfCL (Ru und Ni in einem Molverhältnis von 2:1) ( l ) Herstellung des Katalysators 3.07 g RuCb 3H20, 2.16 g Ni(N03)2 6H20 und 25 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 5 g γ-Αΐ2θ3 werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Völumenverhältnis von 1: 1) bei 550°C für 5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 5.77 g unterstützteBimetallic nanoparticle catalyst Ru-Ni ^ iy-AfCL (Ru and Ni in a molar ratio of 2: 1) (l) Preparation of Catalyst 3.07 g of RuCb 3H 2 O, 2.16 g of Ni (NO 3) 2 .6H 2 O and 25 ml of deionized water in one Stir containers until complete dissolution; Add 5 g of γ-Αΐ2θ3 to the above solution, then stir for 4 hours until pasty, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volumetric ratio of 1: 1) at 550 ° C for 5 hours. This gives you 5.77 g supported
Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Ru-Ni@y-Al2C>3. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 6 g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 35 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 26.2 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 91%, Gehaltsanteil 97.4%) und 5.34 g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 15.3%) erhalten.Metal nanoparticle catalysts Ru-Ni @ y-Al2C> 3. (2) synthesis of 2, 2'-bipyridyl by adding a catalyst 6 g in step (1) and 35 g of pyridines in the high-pressure reactor after O2 is replaced by N2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 26.2 g of pyridine (recovery rate is 91%, content fraction 97.4%) and 5.34 g of 2, 2'-bipyridyl (yield 15.3%).
Beispiel 10: Herstellung und katalytische Reaktion des Nanopartikel-unterstütztenExample 10: Preparation and Catalytic Reaction of Nanoparticle-Supported
Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pd-Ni @γ-Αΐ2θ3 (3:1): ( 1 ) Herstellung des KatalysatorsBimetallic Nanoparticle Catalyst Pd-Ni @ γ-Αΐ2θ3 (3: 1): (1) Preparation of Catalyst
Zufolge der Fachliteratur [Feng, Li; Chong, Hanbao; Li, Peng; Xiang, Ji; Fu, Fangyu; Yang, Sha; Yu, Hui; Sheng, Hongting; Zhu, Manzhou, Pd-Ni Alloy Nanoparticles as Effective Catalysts for Miyaura-Heck Coupling Reactions. Journal of Physical Chemistry C (2015), 119(21), 11511-11515.] werden 5 g legierte Pd-Ni Nanopartikeln mit Diameter von 10 nm (Pd und Ni im Molverhältnis von 3:1) und Wasser zur dipersen Lösung (20 ml, der Gehalt an Pd liegt bei 30%) aufgebereitet. 4 g γ-Αΐ2θ3 in die disperse Lösung hinzugeben und rühren für 3 Stunden. Die Lösungsmittel der gemischten Lösung wird im Vakuum-Trocknungsofen bei Raumtemperatur entfernt. Der Feststoff wird gemahlen. Zuletzt sind unterstützte legierte Bimetall-Nanopartikel-Katalysatoren Pd-Ni@y-Al203 bei 550°C durch Rösten, 4-stündige Reduktion und Tempern zu erhalten. (2) Katalyse-Synthese von 2, 2’-Bipyridyl 3 g im Schritt (1) aufgebereitete Katalysatoren und 30 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hineingeben, nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, soll der Reaktor abgedichtet werden; den Reaktor öffnen, rühren und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, lässt sich das Ventil des Reaktors öffnen. Dadurch ist das in der Reaktion erzeugte Gas H2 völlig ausgestoßen. Die herausgenommene Reaktionslösung filtern und trennen, wodurch Katalysatoren zurück zu gewinnen sind. Diese Katalysatoren können direkt zur Anwendung kommen. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druchverminderung erhält man 15.7 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 93%, Gehaltsanteil 96.3%) und 12.9 g 2, 2’-Bipyridyle (Ausbeute 43.1%).According to the literature [Feng, Li; Chong, Hanbao; Li, Peng; Xiang, Ji; Fu, Fangyu; Yang, Sha; Yu, Hui; Sheng, Hongting; Zhu, Manzhou, Pd-Ni Alloy Nanoparticles as Effective Catalysts for Miyaura-Heck Coupling Reactions. Journal of Physical Chemistry C (2015), 119 (21), 11511-11515.] 5 g of alloyed Pd-Ni nanoparticles with a diameter of 10 nm (Pd and Ni in the molar ratio of 3: 1) and water are added to the dipersen solution (20 ml, the content of Pd is 30%) prepared. Add 4 g of γ-Αΐ2θ3 to the disperse solution and stir for 3 hours. The solvents of the mixed solution are removed in a vacuum drying oven at room temperature. The solid is ground. Finally, assisted alloyed bimetallic nanoparticle catalysts Pd-Ni @ y-Al203 are obtained at 550 ° C by roasting, 4 hours reduction and annealing. (2) catalysis synthesis of 2, 2'-bipyridyl 3 g of prepared catalysts in step (1) and 30 g of pyridines are added to the high pressure reactor after O 2 is replaced by N 2, the reactor is to be sealed; Open the reactor, stir and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the gas H2 generated in the reaction is completely discharged. Filter and separate the removed reaction solution, recovering catalysts. These catalysts can be used directly. By fractionation of the filtrate with Druchverminderung obtained 15.7 g of pyridines (recovery rate is 93%, content fraction 96.3%) and 12.9 g of 2, 2'-bipyridyls (yield 43.1%).
Beispiel 11: Herstellung und katalytische Reaktion des Nanopartikel-unterstütztenExample 11: Preparation and Catalytic Reaction of Nanoparticle-Supported
Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pt-Cu@y-Al203 (2: 1) : ( l ) Herstellung des KatalysatorsBimetallic Nanoparticle Catalyst Pt-Cu @ y-Al 2 O 3 (2: 1): (1) Preparation of Catalyst
Zufolge der Fachliteratur [ Lim, Taeho; Kim, Ok-Hee; Sung, Yung-Eun; Kim, Hyun-Jong; Lee, Ho-Nyun; Cho, Yong-Hun; Kwon, Oh Joong., Préparation of onion- like Pt-terminated Pt- Cu bimetallic nano- sized electrocatalysts for oxygen réduction reaction in fuelcells.Joumalof Power Sources (2016), 316, 124-131. ] werden 5 g legierte Pt-Cu Nanopartikeln mit Diameter von 6 nm (Pd und Cu im Molverhältnis von 3:1) und Wasser zur dipersen Lösung (20 ml, der Gehalt an Pt liegt bei 35%) aufgebereitet. 4 g γ-Αΐ2θ3 in die disperse Lösung hinzugeben und rühren für 3 Stunden. Die Lösungsmittel der gemischten Lösung wird im Vakuum-Trocknungsofen bei Raumtemperatur entfernt. Der Feststoff wird gemahlen. Zuletzt sind unterstützte legierte Bimetall-Nanopartikel-Katalysatoren Pt-Cu@Y-Al2C>3 bei 400°C durch Rösten, 5-stündige Reduktion und Tempern zu erhalten. (2) Katalyse-Synthese von 2, 2’-Bipyridyl 3 g im Schritt (1) aufgebereitete Katalysatoren und 40 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hineingeben, nachdem 02 durch N2 ersetzt wird, soll der Reaktor abgedichtet werden; den Reaktor öffnen, rühren und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 10-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, lässt sich das Ventil des Reaktors öffnen. Dadurch ist das in der Reaktion erzeugte Gas H2 völlig ausgestoßen. Die herausgenommene Reaktionslösung filtern und trennen, wodurch Katalysatoren zurück zu gewinnen sind. Diese Katalysatoren können direkt zur Anwendung kommen. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druchverminderung erhält man 30.2 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 94%, Gehaltsanteil 95.9%) und 7.24 g 2, 2’-Bipyridyle (Ausbeute 18.1%).According to the literature [Lim, Taeho; Kim, Ok-hee; Sung, Yung-eun; Kim, Hyun-Jong; Lee, Ho-Nyun; Cho, Yong-hun; Kwon, Oh Joong., Preparation of onion-like Pt-terminated Pt-Cu bimetallic nanoscale electrocatalysts for oxygen production reaction in fuel cells. Joumalof Power Sources (2016), 316, 124-131. ] are prepared 5 g of alloyed Pt-Cu nanoparticles with diameter of 6 nm (Pd and Cu in the molar ratio of 3: 1) and water to the dipersen solution (20 ml, the content of Pt is 35%). Add 4 g of γ-Αΐ2θ3 to the disperse solution and stir for 3 hours. The solvents of the mixed solution are removed in a vacuum drying oven at room temperature. The solid is ground. Finally, assisted alloyed bimetallic nanoparticle catalysts Pt-Cu @ Y-Al2C> 3 are obtained at 400 ° C by roasting, 5-hour reduction and annealing. (2) catalyzed synthesis of 2, 2'-bipyridyl 3 g of prepared catalysts in step (1) and 40 g of pyridines are added to the high pressure reactor after O 2 is replaced by N 2, the reactor is to be sealed; Open the reactor, stir and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 10 hours of reaction, the heating is stopped. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the gas H2 generated in the reaction is completely discharged. Filter and separate the removed reaction solution, recovering catalysts. These catalysts can be used directly. By fractionation of the filtrate with Druchverminderung obtained 30.2 g of pyridines (recovery rate is 94%, content fraction 95.9%) and 7.24 g of 2, 2'-bipyridyls (yield 18.1%).
Beispiel 12: Herstellung und katalytische Reaktion des Nanopartikel-unterstütztenExample 12: Preparation and Catalytic Reaction of Nanoparticle-Supported
Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pt-Pd@y-Al203 (Pt und Pd in einem Molverhältnis von 1:1): ( 1 ) Herstellung des Katalysators 2.66 g Platin. 0.91 g PdCl2 und 20 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 5 g γ-Α1203 werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Völumenverhältnis von 1: 1) bei 380°C für 3.5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 6.41 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Pt-Pd@y-Al2C>3. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 5 g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 40 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem 02 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 30.1 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 94%, Gehaltsanteil 93.7%) und 7.32 g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 18.3%) erhalten.Bimetallic Nanoparticle Catalyst Pt-Pd @ y-Al 2 O 3 (Pt and Pd in a 1: 1 molar ratio): (1) Preparation of Catalyst 2.66 g of platinum. Stir 0.91 g PdCl2 and 20 ml deionized water in a container until completely dissolved; Add 5 g of γ-¹1203 to the above solution, then stir for 4 hours to the pasty state, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volumetric ratio of 1: 1) at 380 ° C for 3.5 hours. This gives 6.41 g of supported metal nanoparticle catalysts Pt-Pd @ y-Al2C> 3. (2) Synthesis of 2, 2'-bipyridyl by a catalyst Add 5 g of catalyst and 40 g of pyridine in the high pressure reactor in step (1), after replacing O 2 with N 2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 30.1 g of pyridines (recovery rate is 94%, content fraction 93.7%) and 7.32 g of 2, 2'-bipyridyl (yield 18.3%).
Beispiel 13: Herstellung und katalytische Reaktion des Nanopartikel-unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pt-Pd@y-Al2C>3 (Pt und Pd in einem Molverhältnis von 2:1): ( 1 ) Herstellung des Katalysators 5.32 g Platin. 0.91 g PdCl2 und 25 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 5 g γ-Α1203 werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre vonN2 und H2 (N2 und H2 in einem Volumenverhältnis von 1: 1) bei 380°C für 3.5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 7.31 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Pt-Pd@y-Al2C>3. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 5 g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 40 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 28.3 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 93%, Gehaltsanteil 95.9%) und 9.04 g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 22.6%) erhalten.Example 13: Preparation and Catalytic Reaction of the Nanoparticle-Supported Bimetal Nanoparticle Catalyst Pt-Pd @ y-Al 2 C> 3 (Pt and Pd in a 2: 1 molar ratio): (1) Preparation of Catalyst 5.32 g of platinum. Stir 0.91 g of PdCl2 and 25 ml of deionized water in a container until completely dissolved; Add 5 g of γ-¹1203 to the above solution, then stir for 4 hours until pasty, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2) H2 in a volume ratio of 1: 1) at 380 ° C for 3.5 hours. This gives 7.31 g of supported metal nanoparticle catalysts Pt-Pd @ y-Al2C> 3. (2) Synthesis of 2, 2'-bipyridyl by a catalyst Add 5 g of catalyst and 40 g of pyridine in the high pressure reactor in step (1), after replacing O2 with N2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 28.3 g of pyridines (recovery rate is 93%, content fraction 95.9%) and 9.04 g of 2, 2'-bipyridyl (yield 22.6%).
Beispiel 14: Herstellung und katalytische Reaktion des Nanopartikel-unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Cu-NifSy-AfO^ (Cu und Ni in einem Molverhältnis von 1:1): ( 1 ) Herstellung des Katalysators 3.21 g CuCb 3H2CK 5.45 g Ni(N03)2 6H20 und 25 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 4 g y-A^CE werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Volumenverhältnis von 1: 1) bei 600°C für 7 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 6.18 g unterstützte Metall-Nanoparti kel -Katalysatoren Cu-Ni @γ-AI2O3. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 3 g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 60 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 52.7 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 93%, Gehaltsanteil 95.0%) und 3.48g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 5.8%) erhalten.Example 14: Preparation and Catalytic Reaction of the Nanoparticle Supported Bimetallic Nanoparticle Catalyst Cu-NifSy-AfO ^ (Cu and Ni in a 1: 1 molar ratio): (1) Preparation of the catalyst 3.21 g CuCb 3H2CK 5.45 g Ni (NO3 ) Stir 2 6H20 and 25 ml deionized water in a container until completely dissolved; 4 g of yA ^ CE are added to the above solution, then stirred for 4 hours to the pasty state, dry at 75 ° C for 12 hours, take out the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volume ratio of 1: 1) at 600 ° C for 7 hours. This gives 6.18 g of supported metal nanoparticle catalysts Cu-Ni @ γ-Al2O3. (2) synthesis of 2, 2'-bipyridyl by a catalyst add 3 g of catalyst added in step (1) and 60 g of pyridines to the high pressure reactor after O 2 is replaced by N 2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 52.7 g of pyridine (recovery rate is 93%, 95.0% salary) and 3.48g 2, 2'-bipyridyl (yield 5.8%).
Beispiel 15: Herstellung und katalytische Reaktion des Nanopartikel-unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pd-Ni@a-Al2C>3 Pd und Ni in einem Mol Verhältnis von 2:1): ( 1 ) Herstellung des Katalysators 2.34 g PdCl2> 1.92 g Ni(N03)2-6H20 und 30 ml entionisiertes Wasser in einem Behälter rühren bis zur vollständigen Lösung; 4 g y-A^Cb werden in obige Lösung hinzugegeben, dann rühren für 4 Stunden bis zum pastösen Zustand, bei 75°C für 12 Stunden trocknen, den obigen Feststoff herausnehmen und mahlen, die gemahlenen Partikeln werden in gemischter Atmosphäre von N2 und H2 (N2 und H2 in einem Völumenverhältnis von 1: 1) bei 500°C für 5.5 Stunden aktiviert. Dadurch erhält man 6.59 g unterstützte Metall-Nanopartikel-Katalysatoren Pd-Ni@a-Al203. (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl durch einen Katalysator 4 g im Schritt (1) aufgebreitete Katalysatoren und 40 g Pyridine in den Hochdruck-Reaktor hinzugeben, nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet; den Reaktor öffnen und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht. Nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Reaktors geöffnet werden. Dadurch ist das erzeugte Gas H2 total ausgestoßen. Aus dem Hochdruck-Reaktor wird die Reaktionslösung herausgenommen, dann gefiltert und getrennt. Katalysatoren sind dadurch zu erhalten, welche direkt wiederverwendet werden können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung lassen sich 24.3 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote liegt bei 90%, Gehaltsanteil 94.8%) und 12.4g 2, 2’-Bipyridyl (Ausbeute 531.0%) erhalten.Example 15: Preparation and Catalytic Reaction of the Nanoparticle Supported Bimetallic Nanoparticle Catalyst Pd-Ni @ a-Al 2 C> 3 Pd and Ni in a 2: 1 Molar Ratio): (1) Preparation of Catalyst 2.34 g PdCl 2> 1.92 g Stir Ni (N03) 2-6H20 and 30 ml of deionized water in a container until completely dissolved; Add 4 g of YA ^ Cb to the above solution, then stir for 4 hours to the pasty state, dry at 75 ° C for 12 hours, remove the above solid and grind, the ground particles are mixed in a mixed atmosphere of N2 and H2 (N2 and H2 in a volumetric ratio of 1: 1) at 500 ° C for 5.5 hours. This gives 6.59 g of supported metal-nanoparticle catalysts Pd-Ni @ a-Al203. (2) synthesis of 2, 2'-bipyridyl by a catalyst add 4 g of catalyst and 40 g of pyridine in the high pressure reactor in step (1), after replacing O2 with N2, the reactor is sealed; Open the reactor and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C. After 8 hours of reaction, heating stops. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated gas H2 is totally discharged. From the high pressure reactor, the reaction solution is taken out, then filtered and separated. Catalysts are thereby obtained, which can be reused directly. By fractionation of the filtrate with pressure reduction can be 24.3 g of pyridines (recovery rate is 90%, content fraction 94.8%) and 12.4g 2, 2'-bipyridyl (yield 531.0%).
Beispiel 16: Herstellung und katalytische Reaktion des In-situ-Unterstützten Bimetall-Nanopartikel-Katalysators Pd-Ni@y-Al203 (Molverhältnis von Pd und Ni ist 2:1) : ( l ) Herstellung des Katalysators wie Beispiel 3 (2) 4-Methyl-Pyridin katalysieren und zu 4 ,4’-dimethyl-2, 2’-Bipyridyl synthetisieren 5.0 g im Schritt (1) hergestellte Katalysatoren und 50 g 4-Methyl-Pyridine werden in Hochdruck-Reaktor hineingegeben. Nachdem 02 durch N2 ersetzt wurde, wird der Reaktor abgedichtet. Den Reaktor öffnen, rühren und erhitzen bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht; nach 11-stündiger Reaktion mit dem Erhitzen aufhören, wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, kann das Ventil des Hochdruck-Reaktor geöffnet werden. Das bei der Reaktion erzeugte Gas H2 ist völlig ausgestoßen. Die gemischte Reaktionslösung wird aus dem Hochdruck-Reaktor genommen, dann gefiltert und getrennt. Dadurch werden Katalysatoren zurückgewonnen, welche wieder direkt zur Anwendung kommen können. Bei Fraktionierung des Filtrates durch Druckverminderung sind 31.1g 4-Methyl-Pyridine (Ruckgewinnungsquote 90%, Gehaltsanteil 96.1%) und 14.8 g 4 ,4’-Dimethyl-2, 2’-Bipyridyle (Ruckgewinnungsquote 29.6%) zurück zu gewinnen.Example 16: Preparation and Catalytic Reaction of the In-Situ Supported Bimetallic Nanoparticle Catalyst Pd-Ni @ y-Al 2 O 3 (Pd: Ni mole ratio is 2: 1): (1) Preparation of Catalyst as Example 3 (2) 4 -Catalyze methyl pyridine and synthesize 4, 4'-dimethyl-2,2'-bipyridyl. 5.0 g of catalysts prepared in step (1) and 50 g of 4-methyl-pyridines are added to the high pressure reactor. After replacing 02 with N2, the reactor is sealed. Open the reactor, stir and heat until the reactor temperature reaches 400 ° C; after 11 hours of reaction with heating stop when the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the high-pressure reactor can be opened. The gas H2 generated in the reaction is completely exhausted. The mixed reaction solution is taken out of the high pressure reactor, then filtered and separated. As a result, catalysts are recovered, which can be used directly again. When fractionating the filtrate by pressure reduction 31.1g 4-methyl-pyridines (recovery rate 90%, content content 96.1%) and 14.8 g of 4, 4'-dimethyl-2, 2'-bipyridyls (recovery rate 29.6%) to win back.
Beispiel 17: 2, 2’-Bipyridyl synthetisieren aus zurückgewonnenen Pyridinen ( 1 ) Herstelung des Katalysators wie Beispiel 3; (2) Katalyse-Synthese von 2, 2’-Bipyridyl 2.5 g im Schritt (1) hergestellte Katalysatoren und 20 g zurückgewonnene Pyridine (Gehaltsanteil > 98.0%) werden in den Hochdruck-Reaktor hineingegeben. Nachdem 02durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor ab gedichtet. Dann wird der Hochdruck-Reaktor geöffnet und gehitzt bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht; nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, lässt sich das Ventil des Reaktors öffnen. Dadurch ist das erzeugte H2 völlig ausgestoßen. Schließlich wird die Reaktionslösung aus dem Reaktor genommen, gefiltert und getrennt. Dabei werden Katalysatoren zurückgewonnen, welche wieder direkt zur Anwendung kommen können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung sind 9.05 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote 91%, Gehaltsanteil 94.6%) und 10.02 g 2, 2’-Bipyridyl (Ruckgewinnungsquote 50.1%) zurückzugewinnen.Example 17: 2, 2'-bipyridyl synthesize from recovered pyridines (1) production of the catalyst as Example 3; (2) Catalysis Synthesis of 2, 2'-bipyridyl 2.5 g of catalysts prepared in step (1) and 20 g of recovered pyridines (content> 98.0%) are added to the high pressure reactor. After O 2 is replaced by N 2, the reactor is sealed off. Then the high pressure reactor is opened and heated until the reactor temperature reaches 400 ° C; after 8 hours of reaction, the heating is stopped. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated H2 is completely expelled. Finally, the reaction solution is taken out of the reactor, filtered and separated. Catalysts are recovered, which can be used directly again. By fractionation of the filtrate with pressure reduction 9.05 g of pyridine (recovery rate 91%, content 94.6%) and 10.02 g of 2, 2'-bipyridyl (recovery rate 50.1%) to recover.
Beispiel 18: Forschung über Eigenschaften des zurückgewonnenen Katalytors ( 1 ) Katalysatoren sind die im Beispiel 3 zurückgewonnenen Katalysatoren (2) Synthese von 2, 2’-Bipyridyl 30 g Pyridine und 3 g im Beispiel 3 zurückgewonnene Katalysatoren werden in den Hochdruck-Reaktor hineingegeben. Nachdem O2 durch N2 ersetzt wird, wird der Reaktor abgedichtet. Dann wird der Hochdruck-Reaktor geöffnet und gehitzt bis die Reaktortemperatur 400°C erreicht; nach 8-stündiger Reaktion wird mit dem Erhitzen aufgehört. Wenn die Reaktortemperatur auf Raumtemperatur fällt, lässt sich das Ventil des Reaktors öffnen. Dadurch ist das erzeugte H2 völlig ausgestoßen. Schließlich wird die Reaktionslösung aus dem Reaktor genommen, gefiltert und getrennt. Dadurch werden Katalysatoren zurückgewonnen, welche wieder direkt zur Anwendung kommen können. Durch Fraktionierung des Filtrates mit Druckverminderung erhält man 13.9 g Pyridine (Ruckgewinnungsquote 92%, Gehaltsanteil 95.8%) und 14.55 g 2, 2’-Bipyridyle (Ruckgewinnungsquote 48.2%).Example 18: Research on properties of the recovered catalyst (1) Catalysts are the catalysts recovered in Example 3 (2) Synthesis of 2, 2'-bipyridyl 30 g of pyridines and 3 g of catalysts recovered in Example 3 are added to the high pressure reactor. After replacing O2 with N2, the reactor is sealed. Then the high pressure reactor is opened and heated until the reactor temperature reaches 400 ° C; after 8 hours of reaction, the heating is stopped. When the reactor temperature drops to room temperature, the valve of the reactor can be opened. As a result, the generated H2 is completely expelled. Finally, the reaction solution is taken out of the reactor, filtered and separated. As a result, catalysts are recovered, which can be used directly again. By fractionation of the filtrate with pressure reduction to obtain 13.9 g of pyridines (recovery rate 92%, salary 95.8%) and 14.55 g 2, 2'-bipyridyls (recovery rate 48.2%).
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GEORGE R. NEWKOME ET AL: "Synthesis of 2,2'-Bipyridines: Versatile Building Blocks for Sexy Architectures and Functional Nanomaterials", EUROPEAN JOURNAL OF ORGANIC CHEMISTRY, vol. 2004, no. 2, 1 January 2004 (2004-01-01), DE, pages 235 - 254, XP055268284, ISSN: 1434-193X, DOI: 10.1002/ejoc.200300399 * |
TAKASHI KAWASHIMA ET AL: "Dehydrogenative Coupling of 4-Substituted Pyridines Catalyzed by Diruthenium Complexes", JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY, vol. 129, no. 36, 10 June 2007 (2007-06-10), US, pages 11006 - 11007, XP055343099, ISSN: 0002-7863, DOI: 10.1021/ja074224u * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FG | Patent granted |
Effective date: 20170727 |