[发明专利]一种纳米层硅酸铜催化合成3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯二醌的方法

说明书

本发明公开一种纳米层硅酸铜催化合成3，3′，5，5′‑四甲基‑4，4′‑联苯二醌的方法。将铜氨双核络合正离子插层到含Na⁺带负电的[SiO₄]硅氧四面体二维纳米板层间与Na⁺充分交换后制得一种新型二维纳米层硅酸铜Cu(II)‑T/[SiO₄]催化剂，用于选择性催化2，6‑二甲基苯酚氧化偶联成3，3′，5，5′‑四甲基‑4，4′‑联苯二醌，可避免副产聚合物聚苯醚等的生成，无需复杂的产品后处理分离提纯工艺，在乙醇或甲醇与三氯甲烷的混合有机溶剂条件下通入氧气，反应温度50～60℃、通氧速率1～2L/(min*L反应液)，反应条件温和，反应18h，产品纯度达97.64％，产率达91.69％。

技术领域

本发明属精细催化有机合成领域，涉及到一种纳米层硅酸铜催化剂Cu(II)/T-[SiO₄]的制备及选择性催化2，6-二甲基苯酚氧化偶联3，3′，5，5′-四甲基-4，4′-联苯二醌的方法。

背景技术

联苯醌化合物是传输性能好、暗电位稳定、耐久性和重复性好的电子传输材料。3，3′，5，5′- 四甲基-4，4′-联苯二醌是联苯醌中的一种，由于其结构中氧原子具有良好的电子接受能力，且氧原子键合在整个分子的两端，使整个分子链形成单双键交替共轭的大π键，因此电子在分子中易移动，供给和接受电子都相对容易。可目前由2，6-二甲基苯酚氧化偶联合成3，3′，5，5′- 四甲基-4，4′-联苯二醌反应技术仍存在很多问题，有以氨水与乙酸铜催化2，6-二甲基苯酚氧化偶联3，3′，5，5′-四甲基-4，4′-联苯二醌的报道，虽反应操作简单，反应条件温和，但催化剂难回收重复使用，且产品中残留大量金属离子与副产物聚苯醚，产品质量难达标。有半导体负载金做为催化剂，虽然催化剂易于分离且可重复使用，反应产率可达95％，而使用贵金属催化活性组分成本高、反应完后后处理除副产物聚苯醚过程复杂，难于工业化应用。

为此，本发明公开一种纳米层硅酸铜催化剂Cu(II)/T-[SiO4]的制备及选择性催化2，6- 二甲基苯酚氧化偶联3，3′，5，5′-四甲基-4，4’-联苯二醌的方法，该法操作简单，可避免副产聚合物聚苯醚等的生成，无需复杂的产品后处理分离提纯过程，在乙醇或甲醇与三氯甲烷的混合有机溶剂条件下通入氧气，反应温度50～60℃、通氧速率1～2L/(min*L反应液)，反应条件温和，反应18h，产品纯度达97.64％，产率达91.69％，催化剂可重复使用5次以上。

发明内容

本发明的目的

本发明旨在提供一种纳米层硅酸铜催化剂Cu(II)/T-[SiO₄]的制备及选择性催化2，6-二甲基苯酚氧化偶联3，3′，5，5′-四甲基-4，4′-联苯二醌的方法。

本发明的技术方案

1.一种纳米层硅酸铜催化合成3，3’，5，5’-四甲基-4，4’-联苯二醌的方法如下：

(1)所述的纳米层硅酸铜为一种二维纳米层状硅酸铜盐Cu(II)-T/[SiO₄]，是由含Na⁺带负电的[SiO₄]硅氧四面体上、下层板与层板间的铜胺双核络合正离子构成，上、下层板间距 1.35～1.85nm；

所述的纳米层硅酸铜Cu(II)-T/[SiO₄]的结构式如下：

所述的二维纳米层硅酸铜Cu(II)-T/[SiO₄]中Cu(II)、T、[SiO₄]的质量比为 1∶0.2～0.6∶5～11；

(2)据(1)所述的二维纳米层硅酸铜Cu(II)-T/[SiO₄]中，Cu(II)为二价Cu²⁺离子，与二胺双齿配体T形成铜胺双核络合正离子，其结构式如下：