[发明专利]一种电催化硫醚分子氧氧化制亚砜和砜类化合物的方法

说明书

本发明涉及一种电催化硫醚分子氧氧化制备亚砜和砜类化合物的方法。具体是在钛基纳米膜电极阳极材料、咪唑离子液体为电解液、铂电极为辅助电极构建的三维电催化氧化反应体系催化作用下，通过对分子氧的高效活化，达到电催化硫醚氧化成亚砜和砜类化合物的效果。亚砜和砜类化合物由于极性增大易从硫醚相被离子液体萃取进入离子液体相，接着离子液体产品相经二氯甲烷反萃取处理和简单分液后即可得到氧化产物亚砜和砜，同时离子液体能够良好回收重复利用。本发明具有快速高效、催化效率高、操作简单的优点，是一种高效、绿色环保的氧化方法。

技术领域

本发明涉及一种基于离子液体三维电催化体系的电催化硫醚分子氧氧化制备亚砜和砜类化合物的新方法，属于化工技术领域。

技术背景

亚砜和砜类化合物是非常重要的化学产品，被广泛应用于医药、农药等化合物的合成。目前，生产亚砜类化合物的常用方法就是硫醚的选择性氧化。传统的方法采用化学计量的氧化剂，如次氯酸盐、高碘试剂、N-溴代丁二酰亚胺、硝酸盐和有机过氧化物等，然而这些方法存在氧化选择性不高使硫醚过度氧化成砜，同时其它副产物也较多，产物分离困难，原子利用率低，且后处理会产生对环境有害的废弃物，不符合清洁生产的要求。

近年来人们一直致力于开发绿色、清洁、高效的选择性催化氧化反应体系，以分子氧(氧气)和双氧水为氧化剂的绿色清洁催化氧化过程开始受到研究者们的广泛关注。双氧水氧化硫醚制亚砜和砜(CN103012442A；P.K.Khatri,S.L.Jain,B.Sain,Ind.Eng.Chem.Res.,2011,50,701；S.Doherty,J.G.Knight,M.A.Carroll,A.R.Clemmet,J.R.Ellison,T.Backhouse,N.Holmes,L.A.Thompson,R.A.Bourne,RSC Adv.,2016,6,73118；C.J.Carrascoa,F.Montillaa,L.Bobadilla,S.Ivanova,J.A.Odriozola,A.Galindo,Catal.Today 2015,255,102)，反应过程中惟一的副产物是水，具有转化率高、工艺路线短、原子经济性高等优点。分子氧氧化法(B.Li,A.H.Liu,L.N.He,Z.Z.Yang,J.Gao,K.H.Chen,Green Chem.,2012,14,130；X.T.Zhou,H.B.Ji,Catal.Commun.,2014,53,29；H.Wang,S.Chen,D.Yong,X.Zhang,S.Li,W.Shao,X.Sun,B.Pan,Y.Xie,J.Am.Chem.Soc.,2017,139,4737)的优点是反应条件温和，但是对反应设备要求较高，而且反应转化率较低、催化剂昂贵。因此，催化硫醚化合物的分子氧氧化技术始终是一个具有挑战性的研究课题，如何设计出一种具有高转化率、操作简单、绿色环保的分子氧氧化反应新型催化体系受到国内外化学工作者广泛关注。

离子液体是指由有机阳离子和无机或有机阴离子组成的，具有蒸汽压低、不可燃、热稳定性高、良好的电化学性能等一系列优点。离子液体可以作为绿色的溶剂或催化剂在硫醚化合物的氧化反应中来使用(CN105419853A，B.Zhang,M.D.Zhou,M.Cokoja,J.Mink,S.L.Zang,F.E.Kühn,RSC Adv.,2012,2,8416；R.Martínez-Palou,R.Luque,EnergyEnviron.Sci.,2014,7,2414)。目前报道的基于离子液体催化体系在硫醚化合物的氧化方面具有独特的催化活性，也存在离子液体用量大、催化体系和产物分离提纯困难等缺点，所以实际应用受到很大限制。鉴于离子液体在催化硫醚氧化反应领域的重要应用价值，因此开发具有高催化活性且可方便回收重复使用的基于离子液体构筑的新型催化反应体系具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单高效、环境清洁、以分子氧为氧化剂、以离子液体为电解液和萃取剂的电催化硫醚氧化制亚砜和砜类化合物的绿色方法。