[發明專利]一種以光照為條件9?噻吩酮類化合物催化的苯甲酸的合成方法

在審

• 申請號: 201711023196.6
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107915618A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 丁愛順;靳瑞文;郭浩
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C07C51/265
• 分類號: C07C51/265;C07C63/06
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛,陸尤

技術領域

本發明屬于化工技術領域，具體涉及苯甲酸的合成方法。

背景技術

苯甲酸為具有苯或甲醛的氣味的鱗片狀或針狀結晶，熔點122.13℃，沸點249℃，相對密度1.2659（15/4℃），結構式為：。在100℃時迅速升華，它的蒸氣有很強的刺激性，吸入后易引起咳嗽。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。

苯甲酸可以作為生產苯甲酸酯和苯二甲酸酯的中間體，苯甲酸酯和苯二甲酸酯是重要的增塑劑。也可以用作制藥和染料的中間體，用于制取增塑劑和香料等。

目前，全球普遍采用的是甲苯熱氧化法制備苯甲酸的工藝。該方法利用重金屬鹽鈷或錳作為催化劑，在高溫高壓的條件下實現甲苯的氧化，并最終合成苯甲酸。然而這種方法一直存在著能耗高，污染嚴重等問題。

隨著節能環保概念的提出，傳統的甲苯氧化生成苯甲酸的方法所暴露出來的具有不可持續發展性的弊端已經越來越不被人們所接受。

光化學，作為一門新興的科學，已經得到了高速的發展。與傳統的熱化學相比，光化學更為清潔節能。因此，一種新型的光照條件下的苯甲酸的合成方法亟待解決。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠減少環境污染、大幅降低能耗的以光照為條件9-噻吩酮類化合物催化的苯甲酸的合成方法。

本發明所提供的以光照為條件9-噻吩酮類化合物催化的苯甲酸的合成方法，采用有機光化學的方法，具體以甲苯為原料，9-噻吩酮類化合物為催化劑，無需溶劑，室溫（如10-40℃）、空氣條件下反應40-48h，在可見光照射下即可高效的實現甲苯氧化生成苯甲酸。

本發明所提供的一種以光照為條件9-噻吩酮類化合物催化下的苯甲酸的合成方法，其特征在于，該合成方法可實現5-10公斤級的規模放大反應。

優選的，本發明中，所述的9-噻吩酮類化合物催化劑為2-甲氧基-9-噻吩酮，其結構式為：。

優選的，本發明中，所述的9-噻吩酮類化合物的用量為甲苯質量分數的1-5%。

優選的，本發明中，所述的可見光照為4臺800 W投光燈。

本發明提供的以光照為條件9-噻吩酮類化合物催化下的苯甲酸的合成方法可實現5-10公斤級的規模放大反應。

本發明的原理在于：2-甲氧基-9-噻吩酮在可見光的照射下由基態變為激發態，之后，與反應底物甲苯分子發生碰撞將能連傳遞給反應底物分子，使底物分子達到高能量的激發態，從而活化催化底物分子甲苯使其脫除一個氫原子，生成相應的芐基自由基中間體，隨后芐基自由基在空氣的氧化作用下氧化成苯甲醛，苯甲醛進一步被空氣氧化生成苯甲酸。

本發明所提供的以光照為條件9-噻吩酮類化合物催化下的苯甲酸的合成方法，與傳統的熱化學工藝相比有著顯著的優點：

第一，反應在室溫條件下進行，與傳統的加熱生產工藝相比，能耗大為降低。

第二，反應在無溶劑條件下進行，從而解決了傳統工藝中由于采用醋酸做溶劑而帶來的所有問題。大大降低了能耗，解決了廢酸排放對環境的嚴重污染，大大降低了對設備的腐蝕性，從而可以采用不銹鋼代替鈦合金材料來制造反應釜，大大降低了設備制造成本。

第三，采用可見光催化劑而非重金屬催化劑，從而徹底解決了傳統工藝中由于采用過渡金屬催化劑而造成的環境污染問題，以及產品中的重金屬殘留問題。這意味著，此法有可能直接用來生產食品甚至藥品級的苯甲酸產品。這將大大降低食品藥品級苯甲酸的生產成本。而且，催化劑成本較傳統的甲苯熱氧化法有所降低。

第四，本發明采用空氣作為氧化劑來源，進一步節約了成本。

第五，本發明后處理簡單易操作，不再涉及醋酸和水的分離以及重金屬對環境的污染。所產生的廢水中不含醋酸和重金屬，可以方便地進行綜合處理，而且光敏劑可以回收利用。

第六，本發明所提供的苯甲酸的生產方法使用的原料單一，提高了工藝的經濟性，并且甲苯的轉化率超過99%，苯甲酸的收率超過97%。

第七，本發明所提供的苯甲酸的生產方法采用可見光作為能源，無需熱氧化，后處理設備簡單，整體耗電量較現有氧化生產工藝降低50%以上。

第八，本發明所提供的苯甲酸的生產方法無需氧化反應塔，氣提塔，精餾塔，可以采用不銹鋼代替鈦合金材料來制造反應釜，設備投資較傳統的生產工藝降低30%以上。

第九，本發明所提供的苯甲酸的生產方法無需重金屬催化劑，無需溶劑，無需氧化反應塔，無需氣提塔，無需精餾塔，常溫光照下即可進行，整體運營成本較傳統生產工藝降低50%以上。