[发明专利]苯乙酮的催化合成方法

说明书

技术领域

本发明属于苯乙酮的制备方法领域；具体涉及一种苯乙酮的催化合成方法。

背景技术

苯乙酮是一种重要的精细化工原料，可用于糖果、香皂、烟草的香精中,也用作其它香料、染料及医药工业的原料。此外，苯乙酮可用作有机化学合成的中间体、纤维醚、纤维酷、树脂等的溶剂和塑料的增塑剂。目前工业上多采用苯与乙酰氯在三氯化铝存在下合成苯乙酮。反应后生成强酸，易造成对生产设备的腐蚀和环境污染，从而导致以该方法制备苯乙酮受到限制。虽然，乙苯直接氧化合成苯乙酮的方法取得了一些进展，但还存在着反应转化率及选择性低、反应时间长、应用有机溶剂等缺点。近年来随着社会对绿色化学和环保要求的提高，寻找与制备更高效的、环境友好的催化剂及新的合成方法是当前催化领域的重要研究方向。

发明内容

本发明目的是提供了一种提供一种高效、环境友好的合成苯乙酮方法，该方法使用的催化剂为在分子筛上负载二氧化钛、三氧化二铝、氧化锌、氧化镍、氧化铁、氧化铜，并应用双氧水为氧化剂来催化氧化α-甲基苯乙烯合成苯乙酮。

本发明通过以下技术方案实现：

一种苯乙酮的催化合成方法，包括如下步骤：

步骤1、复合催化剂的制备，所述的复合催化剂为STL负载二氧化钛或三氧化二铝或氧化锌或氧化镍或氧化铁或氧化铜；

步骤2、向三颈烧瓶中加入一定量的α-甲基苯乙烯，然后加入一定量的步骤1制备的复合催化剂，在加热的条件下进行搅拌、回流，待加热温度到达50～90℃时向三颈烧瓶中加入一定量的双氧水，所述的α-甲基苯乙烯和所述的复合催化剂的质量比为100：1.8～12.9，所述的α-甲基苯乙烯和所述的双氧水的质量比为2：1～1：5，保持恒温搅拌条件下继续回流反应，反应时间3～9h，反应后自然冷却，待用；

步骤3、将步骤2自然冷却到室温的产物，用甲苯萃取，过滤，得到苯乙酮。

本发明所述的苯乙酮的催化合成方法，步骤1中的复合催化剂的制备方法包括如下步骤：

步骤a、将2.0g的SBA-15、50mL的无水甲苯，3mL的CPTES置于三颈烧瓶中，混合均匀后在恒温水浴中加热至55～80℃，在恒温条件下磁力搅拌回流12～36h，冷却至室温，待用；

步骤b、将步骤1得到的混合物过滤分离后得到的固体在50～85℃下用含有二氯甲烷的索氏提取器洗涤12～36h，过滤后得到的固体在60～100℃的烘箱中干燥，得到产物CPTES复合SBA-15；

步骤c、将2.0g步骤2制备的CPTES复合SBA-15与2.0g N-甲基咪唑、50mL无水甲苯混合在250mL的三颈烧瓶中，恒温水浴50～85℃下磁力搅拌回流12～36h，反应结束冷却至室温后，过滤，将反应后得到的固体用10mL的甲苯和10mL的甲醇洗涤，洗涤后得到的固体在60～100℃烘箱中干燥12～36h,得到SIL，待用。

步骤d、将质量比为4～10：1的STL与金属化合物混合均匀后得到混合物，将所述的混合物2～5g，置于容器中，再向容器中加入50mL的无水乙醇，20mL的无水甲苯，加热条件下磁力搅拌0.5～4h，加热温度100～210℃，加热时间6～18h，反应后将过滤后得到的固体在马弗炉中400～900℃煅烧5～8h,得到复合催化剂，所述的复合催化剂为STL负载二氧化钛或三氧化二铝或氧化锌或氧化镍或氧化铁或氧化铜。

本发明所述的苯乙酮的催化合成方法，步骤d中的金属化合物分别为钛酸丁酯、四氯化钛、硝酸铝、氯化锌、无水氯化镍、无水氯化铁、二水合氯化铜，所述的SIL和钛酸丁酯的质量比为4：1，所述的SIL和四氯化钛的质量比为4：1，所述的SIL和硝酸铝的质量比为7：1，所述的SIL和氯化锌的质量比为10：1，所述的SIL和无水氯化镍的质量比为10：1，所述的SIL和无水氯化铁的质量比为8.3：1，所述的SIL和二水合氯化铜的质量比为8：1。

本发明所述的苯乙酮的催化合成方法，步骤2中催化反应的装置是由集热式恒温磁力搅拌器、恒温水浴锅、带有机械搅拌的三颈烧瓶组成。

本发明所述的苯乙酮的催化合成方法，步骤2中双氧水的浓度为30％，所述α-甲基苯乙烯和H₂O₂的质量比为1：3。

本发明所述的苯乙酮的催化合成方法，步骤2中加热回流反应的温度为85℃，反应时间为7h。

本发明所述的苯乙酮的催化合成方法，步骤2中所述的复合催化剂为STL负载二氧化钛，所述的α-甲基苯乙烯和所述的复合催化剂的质量比为100：12，所述的α-甲基苯乙烯和所述的双氧水的质量比为1：3。