一種硒離子液體在催化苯衍生物氧化上的應用的製作方法
2023-05-17 05:59:41 2
本發明屬於化工催化領域，具體涉及一種硒離子液體在催化苯衍生物氧化上的應用。
背景技術：
在化學反應中，硒表現出了良好的催化性能。在硒催化還原芳烴硝化物反應中，硒催化體系還具有反應控制相轉移的特點。在發生還原反應之前，硒不溶於體系，在反應過程中又溶於體系，與反應物形成均相體系，並且表現出優異的催化性能，當反應結束後，催化劑又會從體系中析出,因此催化劑硒可進行回收，循環利用，此反應兼有均相催化與多相催化的優點，具有極大的應用發展潛力。離子液體具有無可測蒸汽壓、可循環使用、無環境汙染穩定性高、揮發性低、溶解性強、催化活性好等優點，離子液體的這些優點使其成為傳統溶劑的理想替代品。離子液體為化學研究開闢了一個全新領域，伴隨21世紀綠色化學概念的提出，離子液體有望在綠色化學方面做出巨大貢獻。
苯乙酮沸點高、性質穩定、對各種樹脂具有良好的溶解能力，工業中常常用作溶劑，不僅可用作山楂和紫丁香等香精的調合原料，還可用作塑料的增塑劑、合成光固化引發劑、2-苯基吲哚、鹽酸氟西汀等物質的原料，由乙苯氧化製得苯乙酮對石油化工下遊產品的開發、精細化工的發展具有重要意義。工業上採用空氣直接氧化乙苯製取苯乙酮，但該法轉化率不高，副產物多。隨著21世紀石油化工工業的發展及苯乙酮的廣泛用途，乙苯催化氧化合成苯乙酮體系成為十分活躍的課題。
技術實現要素：
為了解決以上問題，本發明的目的在於提供一種成本低，產率高，不汙染環境，催化劑可回收和循環利用的一種硒離子液體催化苯衍生物氧化的方法。即本發明用硒離子液體使乙苯催化氧化合成苯乙酮，其轉化率可達95％以上，具有良好經濟效益，因此本發明具有廣闊的發展前景和實際應用價值。
為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案為：
一種硒離子液體在催化苯衍生物氧化上的應用。
所述的應用，將反應物：氧化劑、苯衍生物和硒離子液體，按照一定的先後順序加入到催化裝置中，
保持溫度為50-80℃，反應6-10小時並攪拌，回流冷凝反應10～30h，
即可完成催化苯衍生物的氧化。
所述的應用，所述硒離子液體的用量為反應物總摩爾數的20％～80％。
所述的應用，所述氧化劑是過氧化脲。
所述的應用，所述苯衍生物具體為甲苯、乙苯、苯乙醇。
所述的應用，所述氧化劑與苯衍生物的摩爾比是1:5～10。
所述的應用，催化苯衍生物氧化後用萃取劑正己烷對催化氧化產物進行充分振蕩萃取。
所述的應用，待萃取反應液與萃取劑正己烷的體積比為1:4-10。
所述的應用，催化苯衍生物的氧化的反應中添加錸酸銨做助劑。
所述的應用，所述的硒離子液體為1-烷基-3-甲基咪唑甲氧基亞硒酸鹽，所述1-烷基-3-甲基咪唑甲氧基亞硒酸鹽包括：1-己基-3-甲基咪唑甲氧基亞硒酸鹽[Hmim][SeO2(OCH3)]，1-戊基-3-甲基咪唑甲氧基亞硒酸鹽[Pmim][SeO2(OCH3)]，1-丁基-3-甲基咪唑甲氧基亞硒酸鹽[Bmim][SeO2(OCH3)]。
本發明的有益效果是：工業上採用空氣直接氧化乙苯製取苯乙酮，但該法轉化率不高，副產物多。本發明用硒離子液體做催化劑，工藝簡單，反應綠色無汙染，催化劑可循環利用，保護了環境，同時使乙苯催化氧化合成苯乙酮，轉化率達95％以上，以硒離子液體做催化劑催化苯衍生物氧化，在保證催化效果的同時，極大地降低了催化劑的成本。
附圖說明
圖1是實施例1硒離子液體的核磁表徵圖。
圖2是實施例2硒離子液體催化乙苯氧化的氣相譜圖。
具體實施方式
為了更好的理解本發明，下面通過實施例對本發明做進一步說明，應理解以下實驗目的在於更好的闡述本發明的內容，而不是對本發明的保護範圍產生任何限制。
實施例1：硒離子液體催化甲苯氧化苯甲醛
催化方法如下：將適量氧化劑過氧化脲及底物甲苯按照一定的先後順序加入到催化評價裝置中，其中氧化劑與底物摩爾比是1:5，硒離子液體[Hmim][SeO2(OCH3)]既作反應的溶劑又作催化劑，其中硒離子液體的量為加入總摩爾數的20％，保持恆溫60℃、反應6h並磁力攪拌，回流冷凝反應15h。首先程序升溫50℃條件下，對甲苯、苯甲醛及萃取劑正己烷進行定性分析，確定各自保留時間。反應一定時間後，從整個反應體系中，取出反應液、萃取劑正己烷，反應液與萃取劑正己烷體積比為1:4，充分振蕩萃取，用微量進樣器取上層溶液，取上層溶液的量佔微量進樣器體積的60％，用氣相色譜儀對產物進行分析，用歸一法測得反應中得到產物的產率均在96.2％(對產物進行檢測時，加入微量1-丁基-3-甲基咪唑錸酸鹽做界面分離劑)。反應體系經簡單處理或不處理進行循環實驗，待循環5次後轉化率仍在95％以上。
圖1是實施例1硒離子液體的核磁表徵圖，由圖1可知，1H-NMR(CDCl3)δ＝10.50對應環上與2個N相連的-CH＝處的H原子，δ＝7.57對應咪唑環上CH＝CH的H原子，δ＝7.40處為與咪唑環上氮原子相連的乙烯基-CH2處的H原子，δ＝4.36處對應咪唑環上與氮原子相連的-CH2處的H信號峰，δ＝4.12處對應咪唑環上與氮原子相連的CH3處的H信號峰，δ＝3.51處對應O-CH3的H信號峰，δ＝1.87處對應側鏈己基上與甲基相連的-CH2的H信號峰，δ＝1.40處為側鏈己基上與氮原子相連的三個-CH2的H信號峰，δ＝0.97處為側鏈己基上-CH3的H原子。
實施例2硒離子液體催化乙苯氧化苯乙酮
催化方法如下：將適量氧化劑過氧化脲及底物乙苯按照一定的先後順序加入到催化評價裝置中，其中氧化劑與底物摩爾比是1:8，硒離子液體[Pmim][SeO2(OCH3)]既作反應的溶劑又作催化劑，其中硒離子液體的量為加入總摩爾數的50％，保持恆溫70℃、反應8h並磁力攪拌，回流冷凝反應24h。首先程序升溫60℃條件下，對乙苯、苯乙酮及萃取劑正己烷進行定性分析，確定各自保留時間。反應一定時間後，從整個反應體系中，取出反應液、萃取劑正己烷，反應液與萃取劑正己烷體積比為1:8，充分振蕩萃取，用微量進樣器取上層溶液，取上層溶液的量佔微量進樣器體積的50％，用氣相色譜儀對產物進行分析，用歸一法測得反應中得到產物的產率均在96.5％(對產物進行檢測時，加入微量1-丁基-3-甲基咪唑錸酸鹽做界面分離劑)。反應體系經簡單處理或不處理進行循環實驗，待循環5次後轉化率仍在95％以上。圖2為硒離子液體催化乙苯氧化的氣相譜圖，由圖2可知對乙苯、苯乙酮及萃取劑正己烷進行定性分析，確定各自保留時間。
實施例3硒離子液體催化1-苯乙醇氧化苯乙醛
催化方法如下：將適量氧化劑過氧化脲及底物乙苯按照一定的先後順序加入到催化評價裝置中，其中氧化劑與底物摩爾比是1:10，硒離子液體[Bmim][SeO2(OCH3)]既作反應的溶劑又作催化劑，其中硒離子液體的量為加入總摩爾數的80％，保持恆溫80℃、反應10h並磁力攪拌，回流冷凝反應30h。首先程序升溫80℃條件下，對1-苯乙醇、苯乙醛及萃取劑正己烷進行定性分析，確定各自保留時間。反應一定時間後，從整個反應體系中，取出反應液、萃取劑正己烷，反應液與萃取劑正己烷體積比為1:10，充分振蕩萃取，用微量進樣器取上層溶液，取上層溶液的量佔微量進樣器體積的70％，用氣相色譜儀對產物進行分析，用歸一法測得反應中得到產物的產率均在95.8％(對產物進行檢測時，加入微量1-丁基-3-甲基咪唑錸酸鹽做界面分離劑)。反應體系經簡單處理或不處理進行循環實驗，待循環5次後轉化率仍在95％以上。