[發(fā)明專利]一種蒽醌的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010314921.0
• 申請(qǐng)日: 2020-04-21
• 公開（公告）號(hào): CN111410602A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉仕偉;孫仕芹;于海龍;于世濤;劉悅;吳瓊;王志萍;劉毓翔;王騰;宋湛謙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C07C46/00
• 分類號(hào): C07C46/00;C07C50/18;B01J29/76
• 代理公司: 青島中天匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發(fā)明涉及一種蒽醌的制備方法，即涉及一種微波輔助雙金屬鹽改性的Hβ分子篩催化鄰苯二甲酸酐與苯“一鍋法”反應(yīng)制備蒽醌的方法，其特征在于在微波輔助加熱下采用硝酸鎳和硝酸鋯對(duì)Hβ分子篩進(jìn)行浸漬后，于微波加熱的管式爐中進(jìn)行焙燒，得到Zr、Ni雙金屬改性的Hβ分子篩；在密閉的反應(yīng)釜中，采用雙金屬改性的Hβ分子篩為催化劑催化鄰苯二甲酸酐和苯液相“一鍋法”制備蒽醌；本發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比，其特點(diǎn)是：催化劑制備工序簡單，用時(shí)短；催化劑的雙金屬活性中心具有顯著的協(xié)同作用，提高反應(yīng)速度；催化劑重復(fù)使用性能佳。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種蒽醌的制備方法，即涉及一種微波輔助雙金屬鹽改性的Hβ分子篩催化鄰苯二甲酸酐與苯“一鍋法”反應(yīng)制備蒽醌的方法。

背景技術(shù)

蒽醌是一種重要的原料和中間體，廣泛用于合成液晶材料、染料、農(nóng)藥和醫(yī)藥等。目前，工業(yè)上多采用苯酐法合成蒽醌，苯酐法制備蒽醌主要包括兩步：首先，采用鄰苯二甲酸酐和苯為原料，以三氯化鋁為催化劑，通過酰化、酸解或水解反應(yīng)制備中間體2-苯甲酰基苯甲酸；然后，經(jīng)硫酸或發(fā)煙硫酸進(jìn)行催化脫水閉環(huán)，最終得到目標(biāo)產(chǎn)物蒽醌，該方法存在工藝路線長、后處理復(fù)雜、硫酸和三氯化鋁用量大、設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴(yán)重、催化劑不能回收再使用且難處置等問題。

沸石分子篩是結(jié)晶鋁硅酸金屬鹽的水合物，沸石分子篩活化后，水分子被除去，形成均勻的孔道和巨大的表面積。沸石分子篩作為新型的固體酸非均相催化劑具有特殊的孔道結(jié)構(gòu)、并有優(yōu)良的選擇性、副反應(yīng)少、水穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高、目標(biāo)產(chǎn)物收率高、易分離回收和重復(fù)使用、可通過改性來調(diào)變其酸性等優(yōu)勢，被廣泛用于酸催化反應(yīng)。國內(nèi)外對(duì)沸石分子篩應(yīng)用于蒽醌及其衍生物的制備已有文獻(xiàn)報(bào)道，主要有氣相法和液相法，其中氣相法存在反應(yīng)溫度高(450℃及以上)、物料配比高(苯為理論來的20倍以上)、催化劑成型后傳質(zhì)和擴(kuò)散阻力大且活性損失大、催化劑易結(jié)焦生碳造成薄膜覆蓋而活性降低等問題；液相法存在催化劑改性制備方法復(fù)雜(需多次重復(fù)改性以提高活性)、改性反應(yīng)的時(shí)間久、因傳質(zhì)和擴(kuò)散阻力導(dǎo)致改性活性物種在分子篩上的分散均勻性差、使用過程也亦易結(jié)碳失活等問題。

目前，人們?cè)谠S多化學(xué)領(lǐng)域(如無機(jī)、有機(jī)、高分子和金屬有機(jī)、材料化學(xué)等)運(yùn)用微波技術(shù)進(jìn)行了很多的研究，取得了顯著的效果。與傳統(tǒng)的加熱方式相比，微波加熱具有提高反應(yīng)速度、縮短反應(yīng)時(shí)間、阻止晶型的轉(zhuǎn)變及晶粒間的團(tuán)聚等優(yōu)勢。因此，本發(fā)明采用微波輔助方式，即在對(duì)Hβ分子篩進(jìn)行雙金屬鹽浸漬和焙燒過程中，均使用微波加熱的方式來完成Hβ分子篩的雙金屬改性，并將制備的催化劑用于催化液相法合成蒽醌。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的為取代傳統(tǒng)Hβ分子篩改性方法，開發(fā)微波輔助對(duì)Hβ分子篩進(jìn)行單次、雙金屬的改性，制備出具有良好催化性能的催化劑并用于催化液相法合成蒽醌。

基于如上所述，本發(fā)明涉及一種蒽醌的制備方法，即涉及一種微波輔助雙金屬鹽改性的Hβ分子篩催化鄰苯二甲酸酐與苯“一鍋法”反應(yīng)制備蒽醌的方法。其特征在于分別取硝酸鎳和硝酸鋯水溶液各100mL混合，將Hβ分子篩10.0g加入該混合的硝酸鹽水溶液中，然后在200w功率的微波中于50～80℃下攪拌10～120min，過濾、用去離子水洗3次，于120℃干燥2h后，于600w微波加熱的管式爐中在5L/min的氬氣氣流下在400～550℃焙燒1.0～5.0h，得到Zr、Ni雙金屬改性的Hβ分子篩，其中，Zr在Hβ分子篩的負(fù)載量為1.43％～4.34％，Ni在Hβ分子篩的負(fù)載量為1.64％～5.11％，所述的硝酸鎳和硝酸鋯水溶液的質(zhì)量濃度均為2.0％～6.0％；在密閉的反應(yīng)釜中，采用雙金屬改性的Hβ分子篩為催化劑，在鄰苯二甲酸酐和催化劑的質(zhì)量比為10:1～200:1、鄰苯二甲酸酐和苯摩爾比為1:3～1:5、反應(yīng)溫度180～250℃下反應(yīng)1.0～6.0h制備蒽醌。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案解決這一技術(shù)問題：

以Zr、Ni含量分別為2.85％和4.09％改性的Hβ分子篩為催化劑為例說明具體的技術(shù)方案。