[发明专利]一种高效制备苯乙烯类及氘代苯乙烯类化合物的方法

说明书

本发明公开了一种高效制备苯乙烯类化合物和氘代苯乙烯类化合物的方法，以苯乙炔类化合物及水或重水为反应原料，以路易斯酸为催化剂，于有机溶剂中在还原剂下反应合成得到目标物苯乙烯化合物或氘代苯乙烯化合物，其反应通式如下：本发明提供了一种操作简单、温和、高效、绿色、制备苯乙烯类化合物和氘代苯乙烯类化合物的方法，使用水或重水分别为氢源和氘源，绿色环保；另外本方法简单易操作，反应条件温和，合成效率高，其中，苯乙烯的产率高达99％，而氘代苯乙烯产率高达99％，且具有高达98％(α)、96％(β)的氘掺入率，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于化学技术领域，具体涉及一种以水为氢源、重水为氘源高效制备苯乙烯类和氘代苯乙烯类化合物的方法。

背景技术

苯乙烯是一种重要的工业原料，在人类生产、生活中扮演重要的角色，主要应用于制造树脂、塑料、合成橡胶等。据统计，2013-2016年，全球苯乙烯产能增幅达到5.9％，2016年产能3400.5万t/a，主要集中在亚太地区(1783.9万t/a，占比52.49％)、北美地区(592.5万t/a，占比17.42％)、西欧地区(516.5万t/a，占比15.19％)。预测到2020年，全球的苯乙烯生产能力将逾3700万t/a，中国作为世界苯乙烯第一生产大国，将在其中起到主力作用(陶小钰,龚超,李全,等.苯乙烯市场分析和展望[J].化学工业,2018,36(1):38-42.)。由此可以得出，在未来的工业生产当中苯乙烯类化合物的需求量依然很庞大，具有广泛的市场前景。工业上苯乙烯主要由乙苯经催化脱氢(DEA2317525)，或由裂解焦油碳八馏分经萃取蒸馏而制得。同时，国内外学者也开发了一系列由不同原料制备的苯乙烯和取代苯乙烯的化合物的方法(CN 88103864.4,CN 85104804,CN 1244854,WO 2020028399,CN 110813337)，这些方法存在反应温度高、效率低、不环保等诸多问题。如中国专利申请，用废聚苯乙烯、苯乙烯焦油制苯乙烯(CN 88103864.4)，其采用裂解的方法制取苯乙烯单体，在制备过程中需严格控制裂解温度于360～380℃之间，反应剧烈不易控制。又如中国专利申请，制备苯乙烯的方法(CN 1244854)，公开了一种选择制备苯乙烯的方法，该方法是在催化剂存在下通过苯乙酮与氢反应进行，其反应温度为200-600℃，使用氢将苯乙酮转化成苯乙烯，该方法反应温度较高，反应条件较为苛刻。因此，寻找一种更加温和、高效、经济、绿色的方法制备苯乙烯及其衍生物具有十分重要的价值和应用前景。

氘代苯乙烯是一类应用价值较高的化合物，其可以通过聚合得到更有应用价值的氘代聚苯乙烯。而高氘代率聚苯乙烯作为一种特殊有机功能材料，在惯性约束激光受控核聚变的靶材料，低损耗塑料光纤，特种聚合物微孔泡沫及聚合物性能研究等众多领域均具有十分重要的价值。因此，开发一种温和、高效、经济、普适、高水平氘掺入的氘代苯乙烯合成方法具有十分重要的价值和应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以水为氢源和重水为氘源高效制备苯乙烯化合物和氘代苯乙烯化合物的方法。

本发明的目的是这样实现的，一种高效制备苯乙烯类及氘代苯乙烯类化合物的方法，是以苯乙炔类化合物、水和重水为反应原料，以路易斯酸为催化剂，于有机溶剂中在还原剂下反应合成得到目标物乙烯类化合物和氘代苯乙烯类化合物，其反应通式如下：

所述路易斯酸为Zn(OTf)₂、ZnI₂、ZnBr₂、ZnCl₂、ZnF₂、FeCl₃或AlCl₃，优选ZnI₂。

所述路易斯酸的用量为苯乙炔类化合物摩尔百分比的0.01％-200％，优选0.01％。

所述金属单质还原剂为Mg、Zn、Mn、In金属单质，优选Zn。