一种利用光催化选择性氧化醛合成酸的方法技术

本发明专利技术属于光氧化合成技术领域，特别涉及一种利用光催化选择性氧化醛合成酸的方法。本发明专利技术的利用光催化选择性氧化醛合成酸的方法是溶解在水中的醛在紫外光或可见光的诱导下，在光催化剂的作用下，在水相介质中，向透明容器中通入空气或氧气，在反应温度为60~80℃及搅拌的状态下可得到的较高产率的氧化产物为酸。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光氧化合成
，特别涉及。
技术介绍
在工业上，酸是一种广泛应用在食品、制药，香料、杀虫剂及除草剂上的重要的化学中间体。其常规制备方法是用氧化剂氧化醛得到的。但是，这些氧化剂由于含有金属离子(如钴离子或锰离子等)，通常会造成环境污染，同时生产成本也比较昂贵。因此人们迫切需要寻找一种新型方法进行清洁、有效的生产。近年来，TiO2半导体光催化的研究取得了很大进展，利用紫外光照射，TiO2半导体能够产生空穴和电子，分别可用到氧化和还原反应，同时生成的羟基自由基可以无选择地氧化几乎所有的有机物为CO2和H2O,因此被广泛应用于消除水中污染物方面。但是由于羟基自由基的的强氧化性，加上氧气的共同作用，使的水相中的TiO2半导体光催化体系会直接导致有机物的深度氧化 ，因此TiO2光催化的有机物选择性氧化应用还很少。本案申请人在已公开的专利《表面修饰有助催化剂的半导体1102光催化剂及其制备方法和用途》(200710062723.4)和《利用光催化选择性氧化一级醇或二级醇制备醛或酮的方法》(200910082550.1)中，将TiO2光催化剂进行改性，成功的将醇高选择性的氧化成醛或者酮。本专利技术与之相比较，将催化剂从TiO2扩展到ZnO、ZrO2,并将反应介质直接改为纯水相介质，同时控制一定的反应温度，实现了一种有效的将醛氧化成酸的光催化氧化的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用光能进行选择性氧化醛合成酸的方法。本专利技术的技术核心是醛在紫外光或可见光的诱导下，在光催化剂的作用下，在水相介质中进行光氧化，通过调节温度，得到较高产率的酸。本专利技术的利用光催化选择性氧化醛合成酸的方法:将醛溶解在水中后和光催化剂加入到透明容器中构成反应体系，其中，光催化剂与醛的摩尔比为1:1(Ti: ioo ;密闭透明容器，向透明容器中通入空气或氧气，在反应温度为6(T80°C及搅拌的状态下用光源照射透明容器中的反应体系进行反应，反应完成后得到产物酸。所述的醛为脂肪醛或芳香醛。所得到的产物酸是所述的醛对应的脂肪酸或芳香酸。所述的光催化剂为二氧化钛、氧化锌或二氧化锆等半导体光催化剂。所述的光源为紫外光、可见光或者太阳光。所述的向透明容器中通入空气或氧气，是使空气或氧气在透明容器中产生的压力优选为0.0lMPa 5Mpa。所述的反应的时间为2 3小时。本专利技术的利用光催化选择性氧化醛合成酸的方法是溶解在水中的醛在紫外光或可见光的诱导下，在光催化剂的作用下，在水相介质(所述的水相介质可为酸性，中性或碱性)中，醛被溶解在水中的空气或氧气所氧化(通过搅拌可使空气或氧气充分溶解在水中)，通过调节反应温度，可得到的较高产率的氧化产物为酸。具体实施例方式实施例1将二氧化钛和丙醛按1:10的摩尔比例加入到盛有水的控温透明反应瓶中，密闭封口，通入氧气，并使控温透明反应瓶中的氧气压力为0.0lMPa，控制温度为60°C并调整搅拌速度约为20转/min，搅拌半小时使丙醛吸附达到平衡，然后用100瓦的汞灯照射控温透明反应瓶，照射3个小时后停止反应，反应产物主要是丙酸，丙酸选择性为79.2%，丙酸的产率为65%。实施例2将氧化锌和异丁醛按1:50的摩尔比例加入到盛有水的控温透明反应瓶中，密闭封口，通入氧气，并使控温透明反应瓶中的氧气压力为0.5MPa，控制温度为70°C并调整搅拌速度约为20转/min，搅拌半小时使异丁醛吸附达到平衡，然后用500瓦的卤灯照射控温透明反应瓶，照射3个小时后停止反应，反应产物主要是异丁酸，异丁酸选择性为88.6%，异丁酸的产率为60%。实施例3将二氧化锆和苯甲醛按1:100的摩尔比例加入到盛有水的控温透明反应瓶中，密闭封口，通入空气，并使控温透明反应瓶中的空气压力为5MPa，控制温度为80°C并调整搅拌速度约为20转/min， 搅拌半小时使苯甲醛吸附达到平衡，然后用太阳光照射控温透明反应瓶，照射8个小时后停止反应，反应产物主要是苯甲酸，苯甲酸选择性为90.5%，苯甲酸的产率为67%。对比例I将二氧化钛和丙醛按1:10的摩尔比例加入到盛有水的控温反应瓶中，密闭封口，通入氧气，并使控温反应瓶中的氧气压力为0.0lMPa，控制温度为60°C并调整搅拌速度约为20转/min，搅拌半小时使丙醛吸附达到平衡，进行暗反应，3个小时后停止反应。没有产物生成。对比例2将50微升丙醛按加入到盛有30mL水的控温反应器中，密闭封口，通入氧气，并使控温反应瓶中的氧气压力为5MPa，控制温度为5°C并调整搅拌速度约为20转/min，搅拌半小时，然后用100瓦的汞灯照射(<360nm的光被滤掉)，3个小时后停止反应。没有产物生成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用光催化选择性氧化醛合成酸的方法，其特征是:将醛溶解在水中后和光催化剂加入到透明容器中构成反应体系，其中，光催化剂与醛的摩尔比为1:10~1:100；密闭透明容器，向透明容器中通入空气或氧气，在反应温度为60~80℃及搅拌的状态下用光源照射透明容器中的反应体系进行反应，反应完成后得到产物酸。

【技术特征摘要】
1.一种利用光催化选择性氧化醛合成酸的方法，其特征是:将醛溶解在水中后和光催化剂加入到透明容器中构成反应体系，其中，光催化剂与醛的摩尔比为1:1(T1:1oo ;密闭透明容器，向透明容器中通入空气或氧气，在反应温度为6(T80°C及搅拌的状态下用光源照射透明容器中的反应体系进行反应，反应完成后得到产物酸。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述的醛为脂肪醛或芳香醛。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵进才，师涛，籍宏伟，陈春城，马万红，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：