[发明专利]一种间苯二甲酸配合物和热解物的应用

说明书

本发明属于配位化学技术领域，涉及间苯二甲酸配合物的合成，尤其涉及一种溶剂热法合成间苯二甲酸配合物和热解物的方法及应用。本发明以5‑磺酸钠‑间苯二甲酸和硝酸铈、5‑磺酸钠‑间苯二甲酸和硝酸铕，乙腈作为溶剂，氟化钠作为结晶助剂，经溶剂热反应得到配合物，所述5‑磺酸钠‑间苯二甲酸与无机稀土金属盐、氟化钠的质量比为1：1.6～2.5：0.05～0.15；再加热其配合物得到热解物，并以所述配合物和热解物作为催化剂，催化苯酚羟基化制得苯二酚。本发明所述方法操作简单，所制得的配合物及热解物可以催化苯酚羟基化反应，对于邻苯二酚、对苯二酚有很好的选择性，苯二酚产率可超过60％。该催化反应绿色环保，所制得的配合物及热解物有望成为新型催化剂。

技术领域

本发明属于配位化学技术领域，涉及间苯二甲酸配合物，尤其涉及一种间苯二甲酸配合物和热解物的应用。

背景技术

因为各种稀土金属配位聚合物在宏观、微米级、纳米级三种不同尺度下具有性质独特、不寻常的尺寸效应等特点，所以在非线性光学材料、电学材料、磁性材料、超导体材料及催化材料等诸多领域显示出诱人的应用前景。由于良好的结构可裁和易功能化的特殊性质，金属有机超分子配位聚合物的研究已经成为当前配位化学和材料化学的研究热点之一，各种迷人的拓扑结构给配位聚合物带来了丰富的物理和化学性质。作为良好的类分子筛材料，它弥补了传统分子筛尺寸难以调控和改变的缺陷，可以通过有机配体的选择和合成条件的改变来调控孔道大小。稀土金属离子半径比较大，一般具有大于七以上的高配位数，所构筑的化合物结构也就不容易控制和预测。尽管如此，稀土化合物由于具有特殊的光、电、超导和磁性仍然备受人们的广泛关注。在研究苯酚催化实验时，金属间苯二甲酸配合物容易制得，且成本较低，在实际生产中很有价值。

间苯二甲酸有机芳香族羧酸能够采用多种灵活方式与金属离子配位，有机配体和金属离子之间的相互作用具有一定的指向性，可增强配位聚合物框架结构的稳定性。通过配位键、氢键等与几乎所有的金属离子形成多种多样、精彩纷呈的网络结构和功能配合物，其与金属离子配位时可能会出现多种配位模式。以间苯二甲酸为配体的金属配位聚合物因具有潜在的磁性、离子交换、催化等性质及在微孔材料领域的应用而受到人们广泛关注。关于间苯二甲酸配合物的文献报道还比较少，且其中的间苯二甲酸甲酸配体多为其它配体在与金属离子配位时发生变化而产生的。

苯二酚是重要的有机化工原料和精细化工中间产品，我国的苯二酚的生产能力很差，长期以来一直依赖进口。因此开发苯二酚生产技术，具有很大的市场需求和发展空间。国内外现如今主要用邻氯苯酚水解法、苯胺氧化法、二异丙苯氧化法以及苯酚过氧化氢氧化法等来制备苯二酚。目前我国工业上制备苯二酚多为传统方法，这些传统方法需要多步复杂的反应，并且伴随有大量副产物和其它污染物；在反应过程中采用强酸、强碱、Cl₂等有毒、有害物质，设备腐蚀严重、三废量大，不符合可持续发展的战略。近年来，作为一条比较经济的合成路线，苯酚与氧化剂双氧水在催化剂作用下氧化成苯二酚的反应引起广泛关注。因该方法对环境友好以及原料的价廉和反应简单，反应条件温和，氧化副产物是水，成为目前最有发展前途的苯二酚生产工艺之一。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是以间苯二甲酸为配体与稀土金属离子构筑不同尺度的配位聚合物和热解物。

技术方案：

本发明以5-磺酸钠-间苯二甲酸和硝酸铈、5-磺酸钠-间苯二甲酸和硝酸铕，乙腈作为溶剂，氟化钠作为结晶助剂，经溶剂热反应得到配合物，再加热其配合物得到热解物，并以所述配合物和热解物作为催化剂催化苯酚羟基化制得苯二酚。

溶剂热法合成间苯二甲酸配合物和热解物的方法，包括如下步骤：

(1)在装有5-磺酸钠-间苯二甲酸反应釜中，加入无机稀土金属盐，以乙腈作为溶剂，充分溶解后，加入氟化钠作为结晶助剂，其中，所述5-磺酸钠-间苯二甲酸与无机稀土金属盐、氟化钠的质量比为1：1.6～2.5：0.05～0.15，溶剂乙腈足量，以充分溶解反应物；