[发明专利]一种乙苯氧化合成苯乙酮的方法

说明书

一种乙苯氧化合成苯乙酮的方法，属于精细有机合成技术领域，可解决乙苯氧化合成苯乙酮存在的反应条件苛刻等缺点，本发明以臭氧为氧化剂，以有机小分子N‑羟基邻苯二甲酰亚胺为催化剂，并在常压室温条件下，首先N‑羟基邻苯二甲酰亚胺互变为N‑氧基邻苯二甲酰亚胺自由基，然后攫取乙苯的苄基氢生成苄氧自由基，再与臭氧发生链增长生成过氧自由基，分解为苄氧自由基和氧气，最后苄氧自由基在PINO的作用下生成产物苯乙酮。该方法具有工艺简单、反应条件温和、产物收率高等优点。

技术领域

本发明属于精细有机合成技术领域，具体涉及一种乙苯氧化合成苯乙酮的方法。

背景技术

苯乙酮是一种工业上应用广泛的芳香酮，同时也是一种重要的化工原料，广泛用于香料、染料以及医药的合成。如合成氯苯乙酮、苯乙醇酸、异丁苯丙酸。另外，苯乙酮也通常作用反应溶剂，具有稳定性好和沸点高等优点，能溶解纤维素、香豆酮树脂以及醇酸树脂等难溶性物质。

乙苯的选择性氧化合成苯乙酮是有机合成中研究难点，同时在石油化工领域中也占有重要地位。在实验室中通常采用高锰酸钾、重铬酸钾、醋铬/混合酐等氧化剂进行制备苯乙酮，但在工业中这些氧化剂因使用量大，副产物污染严重以及反应条件苛刻而不被使用。目前，工业上制备苯乙酮通常采用苯和乙酰氯在三氯化铝催化下发生傅克酰基化来完成，但该反应会产生大量的副产物盐酸，导致对设备腐蚀严重，严重污染环境。因此，研究和开发新的绿色氧化方法和氧化体系，实现由乙苯清洁生产苯乙酮已成为当前学者们的主要目标和工作内容。

近年来，发展了一系列合成苯乙酮的方法，包括乙苯氧化法、苯甲酸分解法以及苯乙醇氧化法，其中由乙苯氧化合成苯乙酮具有潜在的应用价值。如张巧红等人合成一系列四卤代NHPI和DADCAQ(1,4-二氨基—2,3-二氯蒽醌)复合催化剂，在0.3 MPa氧气压力下，反应温度为100℃反应5 h后，将乙苯氧化合成苯乙酮，乙苯的转化率为82.3%，苯乙酮的选择性为86.9%(Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2008, 83: 1364-1369)。马红等人将绿化血红素和NHPI相结合用于乙苯氧化合成苯乙酮中(CatalysisCommunications. 2007, 8: 27-30)，反应温度为100 ℃，氧气压力为0.3 MPa，反应时间为9 h，乙苯转化率为90.32%，选择性为94.3%。汪一帆等通过煅烧还原制备镁铝水滑石(LDHs)负载的MnO4-催化剂，将该催化剂用于乙苯的氧化中，在反应温度为120℃，苯乙酮的收率为57%(应用化学. 2012, 29(9): 1017-1022)。王蕊欣等人通过配位法将不同结构的钴卟啉固载到高聚物修饰的硅胶上，并将制得催化剂CoTNPP-P(4VP-co-St)/SiO2应用于乙苯的氧化中，在反应温度为120℃反应12 h，苯乙酮收率为25.53%(物理化学学报. 2009, 25(9):1791-1798)。罗金等人使用碳纳米管作为催化剂，反应中表现出较高的稳定性，氧气压力为1.5 MPa，催化剂与乙苯物质的量比为0.2，反应温度为155℃，反应时间为4 h，乙苯的转化率为38.2%，苯乙酮的选择性为60.9% (罗金. 碳纳米管及掺氮碳纳米管液相催化氧化苯甲醇和乙苯[D]. 广东: 华南理工大学，2013)。

由乙苯氧化制备苯乙酮是人们研究热点之一，由于乙苯的α-H的键能较大，活化比较困难，传统上多采用重金属催化或Friedel-Crafts反应等方法。但是这些方法通常反应条件比较苛刻，通常需要在高温或高压条件下进行。因此，开发工艺简单、反应条件温和以及反应收率高的乙苯氧化合成苯乙酮的新方法具有极大地现实意义和潜在应用价值。

发明内容

本发明针对乙苯氧化合成苯乙酮存在的反应条件苛刻等缺点，提供了一种由乙苯氧化合成苯乙酮的方法，该制备方法具有工艺条件温和，原子经济性高，绿色环保高效等优点。

本发明采用如下技术方案：

一种乙苯氧化合成苯乙酮的方法，包括如下步骤：

第一步，依次将乙苯、N-羟基邻苯二甲酰亚胺(NHPI)、反应溶剂加入到反应瓶中；