[发明专利]一种高效催化均三甲苯制备3;5-二甲基苯甲醛的方法

说明书

本发明属于多金属氧酸盐催化剂技术领域，涉及一种利用多金属氧酸盐(Keggin型、Dawson型、Silverton型、Waugh型、Lindquist型、Anderson型等)催化剂催化氧化均三甲苯制备3,5‑二甲基苯甲醛的方法，以多金属氧酸盐为催化剂，放入反应器中，然后依次加入有机溶剂和均三甲苯，最后加入氧化剂，在50～80℃下，搅拌反应，12～48h，分离得到3,5‑二甲基苯甲醛。与现有技术相比，本发明操作简单，条件温和，是一种具有原子经济性、环境友好性的3,5‑二甲基苯甲醛的制备方法，均三甲苯的转化率和3,5‑二甲基苯甲醛的选择性高，催化剂具有绿色高效以及易于回收利用等特点，具有推广利用的价值。

技术领域

本发明属于催化化学技术领域，具体涉及一种采用多金属氧酸盐高效催化均三甲苯制备3,5-二甲基苯甲醛的方法。

背景技术

3,5-二甲基苯甲醛是重要的精细化工中间体，广泛应用于医药、高分子材料、染料、农药及其他有机合成。可以用于合成聚丙烯成核透明剂，是新一代无毒塑料助剂，广泛应用于食品包装材料。3,5-二甲基苯甲醛合成出来的聚丙烯成核透明剂在晶粒细度、塑料透明性方面性能最优，因此3,5-二甲基苯甲醛的合成开发受到重视。

至目前为止，在国内外文献以及专利中报道的3,5-二甲基苯甲醛主要制备方法有:电解合成法、有机化学合成法和生物合成法。电解合成法是采用均三甲苯在高价锰(Mn⁴⁺，Mn³⁺)的氧化下，将其中的一个甲基氧化为醛基(-CHO)，从而得到3,5-二甲基苯甲醛，电的作用是实现低价锰(Mn²⁺)氧化为高价锰，以保证高价锰的循环使用。有机化学合成法是以醇、二均三甲苯、三均三甲苯和酸等为原料，经催化氧化或者还原合成3,5-二甲基苯甲醛。其中比较成功的是以均三甲苯为原料的氯甲基化法。生物合成法是以真菌或者细菌为催化氧化剂，将醇或者均三甲苯等氧化为3,5-二甲基苯甲醛。上述方法都存在一定的优缺点，要实现工业化生产尚有困难。

姚小泉等人就提出了一种通过钴盐的催化氧化作用以及溴化季铵盐的配位作用选择性氧化均三甲苯制备得到3，5-二甲基苯甲醛的方法(CN103524313B)。实现了原料的较高转化率及产物的高选择性，利用氧气为氧源，使得反应过程绿色环保而反应压力为常压或低压，所以工艺安全性高。但是该反应过程中的催化剂不能循环利用，并且接入了添加剂，阻碍了其工业化的发展。

Neumann,R.等人就提出了酸性的条件下，催化剂催化均三甲苯和水反应氧化成3,5-二甲基苯甲醛的方法，这种方法得到的3,5-二苯甲醛选择性很高，并且反应很稳定，易于操作，但是反应过程中加入了酸，在实际的工业运用中，不仅会对仪器进行腐蚀，而且还提高了催化剂的成本，从而限制了其工业化。(J.Am.Chem.Soc.,2015,137,5916-5922.。)

均三甲苯的直接氧化为3,5-二甲基苯甲醛，氧源为空气或者氧气，副产物为水，具有绿色环保的优势，合成路线短，成本低的优点，是3,5-二甲基苯甲醛生产的主流工艺。

目前还没有一种绿色、环保，催化氧化均三甲苯单一生成3,5-二甲基苯甲醛的方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有高活性和高选择性，反应条件温和、绿色和环保，催化剂可以回收利用，具有极大的工业化生产潜力的高效催化均三甲苯制备3,5-二甲基苯甲醛的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高效催化均三甲苯制备3,5-二甲基苯甲醛的方法，其特征在于，以多金属氧酸盐为催化剂，置于反应器中，将有机溶剂和均三甲苯依次加入反应器中，最后加入氧化剂，在50～80℃下，搅拌反应，12～48h，优选24h，分离得到3,5-二甲基苯甲醛。

本发明中涉及到的均三甲苯氧化的反应式表示为