[發明專利]一種高效的芳烴類催化氧化方法

在審

• 申請號: 201810430280.8
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108610251A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 張巧紅;尹啟彥;何宏浩;閆曉輝;陳晨;李硯碩
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C07C51/265
• 分類號: C07C51/265;C07C63/06;C07C63/04;C07C45/36;C07C49/78;C07C49/675;C07C47/55;C07C201/12;C07C205/44
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

一種高效的芳烴類催化氧化方法，包括在微波輻射條件下進行的芳烴類化合物的催化氧化反應。本發明所述的方法具有催化效率高，反應條件溫和，并且反應的副產物少的特點。

技術領域

本發明涉及一種烴類催化氧化方法。

背景技術

在各類烴類轉化過程中，烴類選擇性催化氧化在石油化工中占有極其重要的地位，是增加石油資源經濟價值的重要手段之一。烴類選擇性催化氧化即通過C-H鍵的氧官能團化，使烴生成相應的醇、酮、醛、酸、酯、酚、醚、烷基過氧化物、環氧化物等含氧化合物。據統計，催化過程生產的各類有機化學產品中，選擇氧化過程得到的產品約占25％。目前已經成功開發的大宗烴類氧化的工業過程中，大部分都是通過催化氧化的過程來實現的。而現行的工藝中還存在著一定的不足，首先，原料的轉化率低。例如，中石化石家莊化纖公司6萬噸苯甲酸生產工藝中，甲苯的單程轉化率為10-15％，轉化率低使得大量未反應的原料不得不在分離后重新返回到反應原料中，繼續反應，增加了能耗，提高了生產成本，降低設備利用率。其次，為了維持產物較高的選擇性，需要控制轉化率在較低的水平上。例如，環己烷催化合成K/A油的生產中，一旦提高該反應的轉化率，K/A油的選擇性會迅速降低。為了維持產物較高的選擇性(80％左右)，環己烷的轉化率必須控制在4％左右。再次，烴類催化氧化一般要在較高的溫度和比較苛刻的條件下實現。過高的反應溫度容易使C-C鍵的斷裂造成過度氧化，產生大量副產物。最后，烴類催化氧化生產過程中容易生成多種、大量的副產物，造成環境污染。而幾十年來世界各國都投入了大量的人力物力致力于防止環境污染和解決環境問題，尤其是近幾年對于環境污染的限制也加大了力度。這些傳統工藝的替代已經是刻不容緩。

發明內容

本發明的目的是提供一種高效的且反應條件溫和的催化烴類氧化的方法。

本發明所述的高效的芳烴類催化氧化方法，包括在微波輻射條件下進行的芳烴類化合物的催化氧化反應。

本發明的上述方法基于對現有技術中芳烴類催化氧化方法的改進，具體的技術特征在于以微波輻射替代傳統的加熱操作。對于所涉及的反應的底物、催化劑、氧化劑的選擇，可根據現有技術的描述進行選擇。應當能夠在本發明所述及的體系中應用。

具體的實施方式中，所述催化氧化反應體系中以氧氣作為氧化劑。

另一方面，所述的芳烴類化合物可選自但不限于甲苯、乙苯、二甲苯、芴或它們的衍生物。所述的衍生物是以硝基、鹵素或C_1-4烷氧基任意取代的前述化合物，優選對硝基甲苯、對氯甲苯或對甲氧基甲苯取代的前述化合物。

再一方面，所述催化氧化反應中，催化劑選自N-羥基鄰苯二甲酰亞胺、四氯取代的N-羥基鄰苯二甲酰亞胺或N-羥基-2,3-吡啶二甲酰亞胺。

本發明的另一具體實施方式中，所述的催化氧化反應體系中還可以包括作為催化劑助劑的金屬鹽或蒽醌類化合物。所述的金屬鹽可舉例但不限于醋酸鈷，氯化銅，氯化鈷；所述的蒽醌類化合物可舉例但不限于2-氯蒽醌或1,4-二氨-2,3-二氯蒽醌。

再一些具體實施方式中，所述的催化氧化反應體系氧氣的壓力為0.1-0.5MPa。優選0.1-0.15MPa。所述的催化氧化反應的反應溫度為60～100℃，反應時間為0.5～2h；優選80～95℃，更優選在90±2℃條件下反應60±5min。

關于本發明方法的重要的具體實施方式中，所述的微波輻射的功率是1000-1500w，反應體系溫度80～100℃；優選90±5℃。更為優選地，使用下述微波輻射處置的技術方案：設定微波功率1400～1500w，3～5min，使反應體系升溫至設定的反應溫度；然后調節微波功率為1000～1200w，控制反應體系溫度保持在設定的反應溫度，持續1h。

反應過程中可以輔以循環通風等方式協助控制體系的反應溫度為設定溫度，反應完成后，輔以循環通風條件使反應體系降溫至室溫以分離產品等操作均為本領域技術人員可以結合現有技術應用的具體操作方式。