一種氧化石墨烯催化苯甲醇製備二苄醚的方法
2023-04-23 20:37:26 1
專利名稱：一種氧化石墨烯催化苯甲醇製備二苄醚的方法
技術領域：
本發明涉及一種氧化石墨烯催化苯甲醇製備二苄醚的方法。
背景技術：
二苄醚可用於日化香精配方中，並被認定為GRAS(FEMANo. 2371 )，經FDA批准可用於食用香精配方中；用作硝酸纖維素、醋酸纖維素的增塑劑，樹脂、橡膠、臘、人造麝香等的溶劑；二苄醚與氧化鋅的混合物是蚊、蠅、跳蚤的驅避劑；用作氣相色譜固定液；也用於中等程度的防老劑，主要用於製造海綿橡膠製品。目前，工業上製取二苄醚可由苄醇與稀硫酸共熱製成，但產物分離困難，會腐蝕設備，也存在汙染環境的隱患。但由於它也是氯化苄鹼性水解的副產物，所以更為易得和方便。在氯化苄水解製取苄醇時，所產生的苄醇會有一部分在鹼性條件下與氯化苄反應生成二苄醚，因其沸點比苄醇高較多，所以可在分餾時取得，但此類方法製得的二苄醚的產率較低，產品中含氯廢水汙染環境。Shanty Mathew等人在Catalysis Communication, 10(2009), 1043-1047Catalytic activity of hydrated alumina supported molybdenum, chromium and vanadium-oxospecies:A comparative study in dibenzyl ether formation 中手艮道了將鑰、絡、 凡負載在水合氧化鋁載體上，對苯甲醇進行催化醚化反應，其最佳苯甲醇轉化率為93%，二苄醚的選擇性為88. 2%，但此催化劑製備過程較為繁瑣。Gii I sen Oztiirk 等人在 Reaction Kinetics and CatalysisLetters,82 (2004)，392-399 Etherification of benzyl alcohol under microwave irradiation using aheteropoly acid as catalyst 中報導了用雜多酸作為催化劑，使用微波照射的方法將苯甲醇脫水的反應，當使用H3PW12O4tl雜多酸時，苯甲醇轉化率最高為90%, 二苄醚的選擇性為94. 4%。但此法使用微波輻射，價格昂貴，耗能較多，難以實現工業化應用。
發明內容
本發明的目的是提供一種利用氧化石墨烯催化劑催化醚化苯甲醇製備二苄醚的新技術。本發明採用的技術方案是一種氧化石墨烯催化苯甲醇製備二苄醚的方法，所述方法為以氧化石墨烯為催化劑，以苯甲醇為原料，在70-170°C的反應溫度下，常壓保溫反應12-36小時，反應結束後，反應液後處理製得二苄醚。所述苯甲醇與氧化石墨烯的質量比為10-60 :1，優選1(T20:1。本發明所述反應液後處理方法為反應液經減壓抽濾，收集濾液，即得到含有二苄醚的混合液，然後將含有二苄醚的混合液在常壓220-240°C下進行蒸餾l_3h，蒸餾後剩餘液體即為二苄醚。
本發明所述反應溫度優選為9(Tl70°C，更優選15(Tl70°C。本發明所述氧化石墨烯催化劑可經市售購置得到或自行製備，製備方法也是本領域技術人員公知的Hummers方法。具體在本發明實施例中，採用改進的Hummers法製備氧化石墨烯催化劑，具體可按以下方法製得石墨粉與硝酸鈉加入濃硫酸中，(T5°C下攪拌混合，攪拌下加入高錳酸鉀，加完後繼續攪拌廣2小時，然後將混合溶液在3(T50°C下攪拌反應f2h，再向混合溶液中加入水A，控制混合溶液的溫度不超過100°C，加完後繼續攪拌l(T30min，再加入水B稀釋,然後加入30wt%的雙氧水,混合液變黃色,加入濃鹽酸反應除去多餘的高錳酸鉀，所得反應混合液用水多次洗滌、離心至中性，最後將離心後的上層液體除去，得到的下層粘稠的氧化石墨烯混合液乾燥製得氧化石墨烯；所述石墨粉、硝酸鈉、濃硫酸、高錳酸鉀的質量比為1:0. 5^2:20^60 :2飛；所述石墨粉、水A、水B的質量比為I :5(Tl60:10(T500 ;所述雙氧水的體積用量以石墨粉的質量計 為3飛mL/g，所述濃鹽酸的體積用量以石墨粉的質量計為2 5ml/g。所述濃鹽酸是指質量百分分數36 38%的鹽酸。本發明採用氧化石墨烯催化劑催化苯甲醇脫水生成二苄醚，催化劑催化活性高，選擇性高，無汙染，綠色環保，可選擇性的催化苯甲醇脫水醚化生成二苄醚。反應中無溶劑，無金屬參與反應，反應條件溫和，在保證了苯甲醇轉化率及二苄醚高的選擇性的前提下，生成產物對環境也十分友好。
圖I為實施例中使用的氧化石墨烯催化劑的X射線衍射圖。圖2為實施例中使用的氧化石墨烯催化劑的掃描電鏡圖。圖3實施例2產物的GC-MS圖。
具體實施例方式下面以具體實施例來對本發明方案做進一步說明，但本發明的保護範圍不限於此。本發明實施例中使用的氧化石墨烯催化劑按以下方法製備①稱取3g的石墨粉和I. 5g的硝酸鈉混合於75ml的濃硫酸溶液中，在冰水浴中攪拌,攪拌過程中加入9g高錳酸鉀；②繼續攪拌I個小時，然後將混合溶液轉移至35 °C水浴中，繼續攪拌2h ；③加入160ml的去離子水，期間溶液溫度不要超過100°C，繼續攪拌15min，再加入400ml去離子水稀釋；④加入9ml的質量分數為30%的H2O2溶液，發現混合液立即變黃色，然後加入IOml質量分數為36%的濃鹽酸反應掉多餘的高猛酸鉀；⑤將混合液反覆用水洗滌離心，直至溶液pH為中性，倒出上層離心液後，將得到的粘稠的氧化石墨烯在烘箱中70°C下乾燥，即得氧化石墨烯4. 3g，X射線衍射圖見附圖1，掃描電鏡圖見附圖2。實施例I將0. 5g氧化石墨烯和5g苯甲醇混合於50ml三頸燒瓶中，邊加熱邊攪拌,溫度保持在90°C左右，反應24h。將反應後的產物減壓抽濾，收集濾液，即為二苄醚的混合液。然後將收集到的含有二苄醚的混合液用CH2Cl2稀釋，並用福立GC9790氣相色譜測得苯甲醇轉化率為64. 5%，二苄醚的選擇性為86. 5%。實施例2將0. 3g氧化石墨烯和6g苯甲醇混合於50ml三頸燒瓶中，邊加熱邊攪拌，溫度保持在90°C左右，反應24h。將反應後的產物減壓抽濾，收集濾液，即為二苄醚的混合液，用氣相色譜進樣針抽取6 ii L混合樣用福立GC9790氣相色譜測得苯甲醇轉化率為84. 6%，二苄醚的選擇性為84. 8%，GC-MS測試圖見附圖2。然後將二苄醚的混合液在常壓220_240°C下進行蒸餾lh，得到剩餘液體即為二苄醚，產量3. 9g，收率70. 9%。實施例3
將0. 3g氧化石墨烯和18g苯甲醇混合於50ml三頸燒瓶中，邊加熱邊攪拌，溫度保持在90°C左右，反應24h。將反應後的產物減壓抽濾，收集濾液，即為二苄醚的混合液。然後將收集到的含有二苄醚的混合液用CH2Cl2稀釋，並用福立GC9790氣相色譜測得苯甲醇轉化率為39. 2%，二苄醚的選擇性為88. 3%。實施例4將0. 3g氧化石墨烯和6g苯甲醇混合於50ml三頸燒瓶中，邊加熱邊攪拌，溫度保持在70°C左右，反應24h。將反應後的產物減壓抽濾，收集濾液，即為二苄醚的混合液。然後將收集到的含有二苄醚的混合液用CH2Cl2稀釋，並用福立GC9790氣相色譜測得苯甲醇轉化率為9. 3%，二苄醚的選擇性為63. 4%。實施例5將0. 3g氧化石墨烯和6g苯甲醇混合於50ml三頸燒瓶中，邊加熱邊攪拌，溫度保持在150°C左右，反應24h。將反應後的產物減壓抽濾，收集濾液，即為二苄醚的混合液。然後將收集到的含有二苄醚的混合液用CH2Cl2稀釋，並用福立GC9790氣相色譜測得苯甲醇轉化率為96. 2%，二苄醚的選擇性為88. 8%。實施例6將0. 3g氧化石墨烯和6g苯甲醇混合於50ml三頸燒瓶中，邊加熱邊攪拌，溫度保持在170°C左右，反應24h。將反應後的產物減壓抽濾，收集濾液，即為二苄醚的混合液。然後將收集到的含有二苄醚的混合液用CH2Cl2稀釋，並用福立GC9790氣相色譜測得苯甲醇轉化率為96. 5%，二苄醚的選擇性為86. 5%。實施例7將0. 3g氧化石墨烯和6g苯甲醇混合於50ml三頸燒瓶中，邊加熱邊攪拌，溫度保持在150°C左右，反應12h。將反應後的產物減壓抽濾，收集濾液，即為二苄醚的混合液。然後將收集到的含有二苄醚的混合液用CH2Cl2稀釋，並用福立GC9790氣相色譜測得苯甲醇轉化率為95. 4%，二苄醚的選擇性為79. 1%。實施例8將0. 3g氧化石墨烯和6g苯甲醇混合於50ml三頸燒瓶中，邊加熱邊攪拌，溫度保持在150°C左右，反應36h。將反應後的產物減壓抽濾，收集濾液，即為二苄醚的混合液。然後將收集到的含有二苄醚的混合液用CH2Cl2稀釋，並用福立GC9790氣相色譜測得苯甲醇轉化率為81. 6%，二苄醚的選擇性為85. 7%。
權利要求
1.一種氧化石墨烯催化苯甲醇製備二苄醚的方法，其特徵在於所述方法為以氧化石墨烯為催化劑，以苯甲醇為原料，在70-170°C的反應溫度下，常壓保溫反應12-36小時，反應結束後，反應液後處理製得二苄醚。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述苯甲醇與氧化石墨烯的質量比為10-60Io
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述反應液後處理方法為反應液經減壓抽濾，收集濾液，即得到含有二苄醚的混合液，然後將含有二苄醚的混合液在常壓220-240°C下蒸餾，剩餘液體即為二苄醚。
4.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述反應溫度為9(T170°C。
5.如權利要求2所述的方法，其特徵在於所述苯甲醇與氧化石墨烯的質量比為10-20 Io
6.如權利要求I所述的方法，其特徵在於所述氧化石墨烯催化劑按以下方法製得石墨粉與硝酸鈉加入濃硫酸中，(T5°C下攪拌混合，攪拌下加入高錳酸鉀，加完後繼續攪拌廣2小時，然後將混合溶液在3(T50°C下攪拌反應l 2h，再向混合溶液中加入水A，控制混合溶液的溫度不超過100°C，加完後繼續攪拌l(T30min，再加入水B稀釋，然後加入20 40被％的雙氧水，混合液變黃色，加入濃鹽酸反應除去多餘的高錳酸鉀，所得反應混合液用水洗滌、離心至中性，最後將離心後的上層液體除去，得到的下層粘稠的氧化石墨烯混合液乾燥製得氧化石墨烯； 所述石墨粉、硝酸鈉、濃硫酸、高錳酸鉀的質量比為1:0. 5^2:20^60 :2飛；所述石墨粉、水A、水B的質量比為I :50 160:100 500 ； 所述雙氧水的體積用量以石墨粉的質量計為3飛mL/g，所述濃鹽酸的體積用量以石墨粉的質量計為2 5ml/g。
全文摘要
本發明公開了一種氧化石墨烯催化苯甲醇製備二苄醚的方法以氧化石墨烯為催化劑，以苯甲醇為原料，在70-170℃的反應溫度下，常壓保溫反應12-36小時，反應結束後，反應液後處理製得二苄醚。本發明採用氧化石墨烯催化劑催化苯甲醇脫水生成二苄醚，催化劑催化活性高，選擇性高，無汙染，綠色環保，可選擇性的催化苯甲醇脫水醚化生成二苄醚。反應中無溶劑，無金屬參與反應，反應條件溫和，在保證了苯甲醇轉化率及二苄醚高的選擇性的前提下，生成產物對環境也十分友好。
文檔編號C07C43/164GK102746123SQ20121022876
公開日2012年10月24日 申請日期2012年6月30日 優先權日2012年6月30日
發明者莊桂林, 潘西, 王建國, 祝遠帥 申請人:浙江工業大學