專利名稱：一種芳烴選擇性氧化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類非金屬離子液體作為催化劑應(yīng)用于芳烴選擇性氧化的新方法，適 用于包括甲苯、二甲苯等多種芳烴類化合物的液相選擇性氧化過程，用于生產(chǎn)醇、醛、酸、酯 以及烷基過氧化氫等產(chǎn)品。芳烴類的選擇性氧化合成含氧有機(jī)化學(xué)品在當(dāng)代化學(xué)工業(yè)中具有極其重要的地 位，是石油原料生產(chǎn)功能化化工產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于香料、醫(yī)藥、食品、橡 膠、軍工等各個(gè)行業(yè)，意義重大。傳統(tǒng)的芳烴類液相氧化技術(shù)往往采用金屬催化劑(如Pt、 卩(1、1 11、&)、1111、01、!^等)具有較好的反應(yīng)活性。然而其問題在于貴金屬催化劑成本高； 過渡金屬易與羧酸產(chǎn)物形成結(jié)渣；反應(yīng)選擇性難以控制易出現(xiàn)過度氧化脫羧等副反應(yīng)。因 此，開發(fā)新型的非金屬催化體系用于芳烴類化合物的氧化越來越受到青睞。離子液體是一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域，近年來其應(yīng)用不斷擴(kuò)展，在各類催化反應(yīng)中也 顯示了良好的效果。然而將離子液體直接作為非金屬催化劑應(yīng)用于烴類的選擇性氧化至今 鮮有報(bào)道° Kenneth R. Seddon 等[Martyn J. Earle, Suhas P. Katdare, Kenneth R. Seddon, Organic Letters, 2004,6, 707-710]首次報(bào)道了空氣條件下甲苯在離子液體中的氧化，但 是該方法需要使用大量的硝酸和甲基磺酸。美國(guó)專利[US 7，488，843]報(bào)道了在微波輻射 下，使用叔丁基過氧化氫氧化芳烴時(shí)加入催化量的離子液體可以大大提高芳烴的轉(zhuǎn)化率。
Kei Ohkubo 禾口 Shunichi Fukuzumi[Kei Ohkubo, Shunichi Fukuzumi, Organic Letters，
2000，2，3647-3650]報(bào)道了吖啶類離子液體化合物在光激發(fā)條件下催化二甲苯的選擇性氧 化。然而上述體系或使用大量高腐蝕性的強(qiáng)酸，或者需要光照、微波等額外的激發(fā)條件，不 利于生產(chǎn)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種新的非金屬體系用于催化芳烴的液相選擇性氧化的 方法；使用空氣或分子氧為氧源，以非金屬離子液體作為催化劑催化芳烴氧化。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種芳烴選擇性氧化的方法，其以非金屬離子液體作為催化劑，進(jìn)行芳烴類化合 物的催化氧化；不使用任何金屬組分，制備相應(yīng)的醛、醇、酸、酯以及烷基過氧化氫等各種產(chǎn) 品；所述芳烴類化合物為含有α-H的芳烴類化合物。
背景技術(shù)：
權(quán)利要求
1.一種芳烴選擇性氧化的方法，其特征在于其以非金屬離子液體作為催化劑，進(jìn)行 芳烴類化合物的催化氧化；所述芳烴類化合物為含有α -H的芳烴類化合物。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述非金屬離子液體是一種由吡啶類或取代吡啶類結(jié)構(gòu)的陽離子和陰離子組成的離 子液體化合物(式1)，式1 非金屬離子液體催化劑結(jié)構(gòu)，其中取代基R1為吡啶環(huán)上任意鄰、間、對(duì)取代位置上具有不同電子效應(yīng)和空間效應(yīng)的 取代基團(tuán)，其上取代基團(tuán)R1的個(gè)數(shù)為1、2、3、4或5，且不同的取代基團(tuán)R1之間可以相同，也 可以不同；取代基&為H、或各種取代或未取代的C1-C24脂肪烴基、C6-C24芳烴基或C1-C24烷氧基， X^為陰離子基團(tuán)。
3.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述禮為呼、-(1、-Br、-I、-CH3、-CN、-C00 CH3、-CONH2 或-N (CH3) 2。
4.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述&為-CH3、-C2H5、-C6H6、-CH2PK-OCH3 或-OCH2Wi。
5.按照權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述陰離子基團(tuán)τ為Cl—，Br-,Γ，BF4_， PF6 NOp H SO:或 CF3C0(T。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述α-H的芳烴為甲苯、對(duì)硝基甲苯、對(duì) 氯甲苯、對(duì)羧基甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯、乙苯、異丙苯、二苯甲烷、氧雜蒽或四氫萘。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述催化氧化以空氣或分子氧為氧源， 氧化反應(yīng)在0. 2-2. OMPa氧氣或空氣壓力條件下進(jìn)行，反應(yīng)溫度在25_250°C范圍；反應(yīng)物 為含α-H的芳烴類化合物，所述的離子液體催化劑在反應(yīng)過程中用量范圍為反應(yīng)物的 0. 5-30mol%。
8.按照權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于所述的離子液體催化劑在反應(yīng)過程中用 量范圍為反應(yīng)物的0. 5-5mol%。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述催化反應(yīng)過程在無溶劑或溶劑條件 下進(jìn)行，溶劑為乙腈、乙酸、異辛酸或乙酸乙酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種芳烴選擇性氧化的方法，其以非金屬離子液體作為催化劑，進(jìn)行芳烴類化合物的催化氧化，生產(chǎn)相應(yīng)的醛、醇、酸、酯以及烷基過氧化氫等產(chǎn)品；所述芳烴類化合物為含有α-H的芳烴類化合物。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為(1)使用非金屬離子液體作為催化劑；(2)不使用任何金屬組分；(3)使用空氣或分子氧為氧源；(4)在較低的催化劑用量(0.5-5mol％)下亦可有效催化反應(yīng)的進(jìn)行。
文檔編號(hào)C07C47/542GK102115353SQ20091024893
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者張展, 徐杰, 馬紅, 高進(jìn) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所