本发明专利技术涉及一种乙苯光催化氧化制备苯乙酮的方法，属于有机合成应用技术领域。具体的说是在一定体积比的乙腈和水作为溶剂的条件下，使用负载的Ｗ↓［１０］Ｏ↓［３２］↑［４－］催化剂光催化氧化乙苯制备苯乙酮，该方法简单，合成时间短，反应在常温常压下进行，易于操作，并且产物苯乙酮选择性达９８％，收率高。反应过程中没有腐蚀性废液产生，在提高了催化剂活性和重复使用性能的同时减少了有机溶剂的使用，降低了对环境的危害。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种乙苯光催化氧化制备苯乙酮的方法，更具体的说是在一定体 积比的乙腈和水作为溶剂的条件下，使用负载的WK)032"崔化剂光催化氧化乙苯 制备苯乙酮，属于有机合成应用
技术介绍
苯乙酮是一种重要的有机合成中间体，被广泛应用于制造香料，药物及其他 有机合成的原料，同时也可用作纤维素醚、纤维素酯和树脂的溶剂，塑料等的增 塑剂，有着广阔的应用前景。传统的苯乙酮合成方法有多种，最常用的一般是利用Friedel-Cmfts均相反 应，即在化学计量的无水三氯化铝催化下由苯与乙酰氯、乙酸酐或乙酸反应制取。 这种合成方法产生了大量的毒害，腐蚀性的废液，对催化剂用量大，重复利用困 难，并且产物分离困难。另外，有气固相催化反应，如苯甲酸甲酯氢化反应， 以氧化铈作为加氢催化剂合成苯乙酮。在气固相催化反应体系中，对催化剂和反 应装置要求高，且反应温度高，需要消耗大量不可再生能源。目前工业上使用金 属配合物在均相高温下氧化乙苯制备苯乙酮，这类方法同样存在上述问题，另外， 反应的温度较高，需要消耗能源。如JP07196573中公开了以环垸基羧酸钴或 醋酸钴在氧气作用下催化氧化乙基苯(135'C左右)制备苯乙酮，乙苯转化率低， 苯乙酮收率也很低。乙苯在KMn04，03，有机过氧化物等氧化剂作用下也可生成苯 乙酮，但同样存在产物分离困难，产生大量废液的问题。此外，利用光化学反应 也可制备苯乙酮，乙苯或a-甲基苯乙稀在光催化剂作用下使用11202或有机过氧 化物(如TBHP)为氧化剂，通过光照射可得苯乙酮。催化剂主要有钛硅分子筛， 含Cr分子筛，金属水滑石类，金属配合物等。此类催化剂需使用过氧化物为氧 化剂，成本较高。迄今为止，尚未见以一步合成法有机改性的SBA15作为载体，负载W1()0324'， 得到大比表面积的催化剂。通入5-10mLmin"的氧气作为氧化剂，在光照条件下 使用该催化剂催化氧化乙苯最高得到92%的苯乙酮收率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种反应条件温和，操作简单，成本低廉，减少有机废液污染物，催化剂可多次重复使用，且选择性和收率较高的苯乙酮制备方法。针对己有技术的不足，毒副作用大，对环境污染严重，生产成本高，苯乙酮 的收率不高，消耗大量不可再生能源等。本专利技术提供的乙苯光催化氧化制备苯乙 酮的方法，将体积比(0.03-0.64):(0.5-3):(0.5-3.0)的乙苯、乙腈和水置于反应器中， 加入催化剂，通入5-10ml/min的O2后，搅拌，并在反应器外套接冷凝水，调节 流量使反应在室温下进行，20min后，打开波长为200-400nm的汞灯照射，反应 6-24h，得苯乙酮，其中催化剂为负载了 1()0324-的SBA15介孔分子筛，且W1()0324-的负载量为0.15-0.01mmol/g，介孔分子筛是使用三氨丙基-三乙氧基硅烷(APTES) 修饰的SBA15介孔分子筛。本专利技术优选汞灯的发射主波长为365nm。使用三氨丙基-三乙氧基硅垸(APTES)修饰SBA15介孔分子筛，在本领域中 通常采用后接枝法和一步合成法。这两种方法是本
的普通技术人员熟知 的方法。后接枝法为先合成载体材料，然后分步进行载体修饰和催化剂活性组分 的负载； 一步合成法为载体修饰和活性组分负载与载体合成同步进行。本专利技术提供的方法中，所说的催化剂为负载了 W的使用有机硅烷(APTES) 修饰的SBA15介孔分子筛。W是以Wu)0^—的形态存在，钨的存在形态通过 UV-vis， FT-IR共同表征确定。通过改性和负载，介孔分子筛SBA15的结构未发生显著变化，通过TEM表 征确定。本专利技术与现有技术相比具有以下优点1. 本专利技术采用室温下光催化反应，无需加热，可以利用取之不尽的可再生 资源太阳光能。2. 乙苯光催化反应合成苯乙酮，合成方法简单，合成时间短，反应在常温 常压下进行，易于操作，并且产物苯乙酮选择性达98%，收率高。3. 反应在乙腈和水的混合溶剂中进行，没有腐蚀性废液产生，在提高了催 化剂活性和重复使用性能的同时减少了有机溶剂的使用，降低了对环境的危害。4. 直接以化学性质惰性，廉价易得的烷烃……乙苯为原料， 一步氧化直接 合成苯乙酮。附图说明图 1 是(Bu4N)4Wi0O32 ， SBA15-NH2 ， SBA15-NH3W10O32(I)和 SBA15-NH3WK)032(II)的紫夕卜可见漫反射吸收光谱图(UV-vis)，表明了催化剂上 的W是以W1()0324—的形态存在。图2是(Bu4N)4Wh)032， SBA15， SBA15-NH2， SBA15-NH;jWk)032(I)和 SBA15-NH3W,o032(II)的红外光谱图(FT-IR)，证明了催化剂上的W是以W10O324-的形态存在。图3是光催化剂SBA15-NH3Ww032(I)的TEM图，表明所制光催化剂完好的 保持了 SBA-15的六方介孔结构。图4是光催化剂SBA15-NH3Wk)032(II)的TEM图，表明所制光催化剂完好 的保持了 SBA-15的六方介孔结构。具体实施例方式下面通过实施例对本专利技术作进一步说明，但并不因此而限制本专利技术的内容。 实施例中，催化剂中W的负载量以元素分析(AES-ICP)测定。实施例l:催化剂SBA15-NHrW,o032(II)的合成2gP123(Aldrich)完全溶解 在65ml的去离子水中后，加入10ml浓盐酸(37.5%),搅拌下水浴中加热到40'C， 再加入4. 5ml的正硅酸乙酯，水解lh后，加入0.3mL的APTES(Fluka)， 40。C恒 温搅拌20h，96。C下晶化24h，冷却后抽滤,干燥。称取1.5g白色固体加入到400ml 的95M的乙醇(AR)中7(TC回流24h，抽滤，用乙醇和去离子水洗涤，干燥，记 作SBA15-nh21。称取0.75g的SBA15-NH 加入到10ml的CH2C12*，再加入 0.35g(2.3mmol)的CF3S03H(Alfa)后搅拌8h，过滤，分别用15ml的二氯甲垸 (CH2C12)，乙醇(ETOH)，乙醚(ETOET)洗涤，室温下真空干燥3h。称取 0.8g的(n-Bu4N)4wk)032溶解与15ml的乙腈(CH3CN)中，完全溶解后加入上述 真空干燥得到的粉末，搅拌24h后，分别用15ml的CH3CN， 7K/丙酮(1:1)，丙 酮洗，室温下干燥即得催化剂A。O.lg催化剂A， 13ml乙腈为溶剂，0.2ml(1.7mmol)的乙苯加入到50ml的石 英反应器中，通入3mlmin-l的02，搅拌半小时后开启500W的高压汞灯(主波 长:365nm)光照6h后，离心取样，GC检测。实施例2: O.lg催化剂A， 13ml体积比为3:0.5的乙腈和水为溶剂， 0.2ml(1.7mmol)的乙苯加入到50ml的石英反应器中，通入5mlmin-l的02，搅拌 半小时后开启500W的高压汞灯(主波长:365nm)光照6h后，用无水硫酸镁干燥， 离心取样，GC检测。实施例3: O.lg催化剂A， 13ml体积比为2:1的乙腈和水为溶剂， 0.2ml(1.7mmol)的乙苯加入到50ml的石英反应器中，通入5mlmin-l的0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种苯乙酮的制备方法，其特征在于将体积比（０．０３－０．６４）∶（０．５－３）∶（０．５－３．０）的乙苯、乙腈和水置于反应器中，加入催化剂，通入５－１０ｍｌ／ｍｉｎ的Ｏ↓［２］后，搅拌，并在反应器外套接冷凝水，调节流量使反应在室温下进行，２０ｍｉｎ后，打开波长为２００－４００ｎｍ的汞灯照射，反应６－２４ｈ，得苯乙酮，其中催化剂为负载了Ｗ↓［１０］Ｏ↓［３２］↑［４－］的ＳＢＡ１５介孔分子筛，且Ｗ↓［１０］Ｏ↓［３２］↑［４－］的负载量为０．１５－０．０１ｍｍｏｌ／ｇ，介孔分子筛是使用三氨丙基－三乙氧基硅烷（ＡＰＴＥＳ）修饰的ＳＢＡ１５介孔分子筛。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，倪伶俐，吕媛，种彦利，
申请(专利权)人：华东师范大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。