[发明专利]利用功能化碳材料催化氧化2-甲基萘制备2-甲基-1,4-萘醌的方法

说明书

本发明属于2‑甲基‑1,4‑萘醌合成领域，特别涉及一种利用功能化碳材料作为催化剂液相催化氧化2‑甲基萘制备2‑甲基‑1,4‑萘醌的方法。本发明利用功能化碳材料催化氧化2‑甲基萘制备2‑甲基‑1,4‑萘醌的方法，在较低温度下即有较好的2‑萘甲醛转化率以及较高的2‑甲基‑1,4‑萘醌选择性；同时，催化剂制备工艺便捷，环境友好、可循环使用。

技术领域

本发明属于2-甲基-1,4-萘醌合成领域，特别涉及一种利用功能化碳材料作为催化剂液相催化氧化2-甲基萘制备2-甲基-1,4-萘醌的方法。

背景技术

2-甲基萘醌，即2-甲基-1,4-萘醌或β-甲基-1,4-萘醌，是K类维生素的重要中间体。纯品2-甲基萘醌为亮黄色结晶性粉末，有特殊的刺激性气味，熔点105-107℃，不溶于水，溶于乙醇、苯、氯仿、四氯化碳和植物油等。在药物合成中，2-甲基萘醌也是其它维生素K类药物如维生素K1、维生素K2、维生素K3及维生素K4等的原料和重要中间体。2-甲基萘醌除了作为合成维生素K1和维生素K2的原料外，几乎全部用于生产维生素K3饲料添加剂。

目前工业生产2-甲基-1,4-萘醌主要以液相法为主，但基本上都存在以下问题：1、反应介质有较强的腐蚀性，对设备材质要求较高；2、产品的收率低，约为40％～50％；3、原料消耗大，产品成本高，环境污染严重。因此，继续对2-甲基萘醌的合成技术进行改进研究具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用功能化碳材料催化氧化2-甲基萘制备2-甲基-1,4-萘醌的方法，通过采用新型的催化剂，解决现有的2-甲基萘液相催化氧化制备2-甲基-1,4-萘醌存在的或收率不高或工艺复杂或存在环境污染的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种利用功能化碳材料催化氧化2-甲基萘制备2-甲基-1,4-萘醌的方法，其关键在于所述方法采用功能化碳材料作为催化剂。

所述功能化碳材料可通过下法获得：以孔径在6-10nm的商业SBA-15为模板剂，所用前驱体苯并噁嗪与模板剂质量比在0.6-1.2：1，将两者混合后超声处理，之后依次进行固化、碳化、刻蚀、后处理即得所述功能化碳材料。

本发明所述功能化碳材料具有介孔有序结构，含有C、N、S三种元素，采用硬模板法制备，具体制备步骤可如下进行：

(1)将0.3-1g苯并噁嗪溶于4mL四氢呋喃中，得到溶液A；

(2)向溶液A中加入0.35-0.8g SBA-15，将混合物超声浸渍处理；超声浸渍功率为40-80w，浸渍时间为3-7h；

(3)将(2)中所得混合物放入固化箱中进行程序固化，固化程序设定为：120℃(1h)、140℃(1h)、160℃(1h)、180℃(2h)、200℃(2h)、210-230℃(1h)，程序固化最高温为210-230℃，上述阶段性升温有利于骨架的形成，而直接在最高温固化则可能会导致混合物结构改变；

(4)将固化后的混合物放入管式炉，在氮气氛围下，按照升温速率为1-5℃/min，先升温至400℃保持2h，再升温至700-900℃进行高温碳化2h，升温程序必须设定，防止升温过快使碳结构坍塌；

(5)碳化过后用30-60mL质量分数50％的氢氟酸刻蚀15-30h；

(6)刻蚀结束后，洗至中性，干燥即得功能化碳材料。

具体的，所述催化2-甲基萘合成2-甲基-1,4-萘醌的方法为：在有机溶剂中加入原料2-甲基萘、催化剂功能化碳材料、氧化剂，在50-100℃下反应2-7h得到产物2-甲基-1,4-萘醌。

进一步，2-甲基萘：催化剂的投料质量比为0.2-0.5：0.05-0.15。