[发明专利]利用超声辅助间接电合成醌类化合物的方法

说明书

本发明公开了一种超声辅助间接电合成醌类化合物的方法，所述方法包括如下步骤：（1）配制电解液，所述电解液为Ce³⁺的混酸水溶液，所述的混酸由甲磺酸和硫酸组成，其中Ce³⁺离子浓度0.8~1mol/L，甲磺酸浓度为2 mol/L，硫酸浓度为0.2~0.6mol/L；（2）将步骤（1）配制的电解液分别通入板框式电解槽的阳极室和阴极室进行循环，通电进行电解，得到阳极液和阴极液；所述的阴极液进入阳极储液槽；（3）以萘、2‑甲基萘或蒽为反应底物，配制原料液；（4）将步骤（2）得到的阳极液和步骤（3）得到的原料液混合，在超声辅助和机械搅拌条件下进行催化氧化反应，充分反应后得到反应混合物，所述的反应混合物经后处理得到相应的醌类化合物。

技术领域

本发明涉及间接电合成1,4-萘醌、2-甲基-1,4-萘醌、9,10-蒽醌化合物的方法。

背景技术

醌类化合物作为一种重要的有机化工中间体，被广泛的应用于农药、医药、染料和阻燃剂等众多与日常生活息息相关的领域。

现有生成醌类化合物的反应方式，主要集中在气相催化氧化法，以1,4萘醌为例，日本川崎化工就首先完成了该工艺的工业化生产，但萘醌的转化率只有百分之20左右。国内的化工公司在液相条件下用铬酐氧化萘合成 1,4-萘醌，但是依然存在选择性不高、产品收率低、反应产生大量含铬酸性废水、设备腐蚀严重等缺点。为了克服这些问题，用间接电合成技术，以Ce⁴⁺为介质催化氧化萘制备萘醌的反应方式应运而生。

现有间接电合成的方式为，Ce³⁺在酸介质中进行电解产生Ce⁴⁺，得到的Ce⁴⁺溶液与萘的有机相在三口烧瓶中通过机械搅拌的方式进行合成，之后Ce³⁺再次通过电解循环。专利（CN109400456A）公布了一种在三口烧瓶中通过机械搅拌的方式进行萘醌的生产，反应时间在10-120分钟，反应温度在65-75℃，但在水相和油相间需要添加乳化剂，硫酸中Ce³⁺的溶解度很低时，在合成中Ce³⁺易释出产生沉淀，溶液难以循环电解，无法进一步放大。李照华（以Ce³⁺/Ce⁴⁺为媒质的间接有机电化学合成反应研究[D].浙江工业大学,2013.）利用0.8mol/L硫酸和1mol/l甲磺酸溶液作为酸性介质，该溶液难以承受电解过程的高浓度Ce⁴⁺离子环境，在常规反应装置中，参与反应的铈离子只有0.2mol/L，反应的时空产率很低，反应时间长。郭超（“槽外式”间接电氧化制备几种醌类化合物的工艺研究[D].青岛科技大学,2017.）利用3mol/l甲磺酸为酸性介质，通过在三口烧瓶中进行合成，利用甲磺酸能溶解大量铈离子的特性，以提高时空产率。可是甲磺酸浓度高，在电解过程中，对电极要求高，电解能耗高，溶液粘度高，转移过程中损失大量甲磺酸溶液和铈离子，在电解过程中，阳极液的铈离子透过离子膜到阴极造成损失，甲磺酸的电解能耗和损耗导致生产成本过高。