有机精细化工中间体的发展现状及仿生催化氧化在中间体合成中的研究进展

综述了近年来我国有机精细化工中间体研究开发以及生产的现状,分析了我国有机精细化工中间体在研究开发、生产及应用方面所面临的问题及今后发展的机遇。同时介绍了笔者在仿生催化氧化合成有机精细化工中间体方面的研究进展,展望了仿生催化氧化技术在有机精细化工中间合成体领域的应用前景。     

取代铁卟啉催化氧化邻硝基甲苯绿色合成邻硝基苯甲酸

研究了一种在乙醇水溶液中，以取代铁卟啉为仿生催化剂，催化氧气氧化邻硝基甲苯绿色合成邻硝基苯甲酸的新方法。考察了不同取代铁卟啉催化剂对反应活性和主产物选择性的影响，发现所有铁卟啉均有活性，且卟啉环外取代基从强给电子基（—OH）到吸电子基（—NO₂）变化时，其催化活性（原料转化率）变化不大，但对主产物的选择性影响却很明显，其中T(p-Cl)PPFeCl的催化活性和选择性均为最好，含最强给电子基（—OH）或最强吸电子基（—NO₂）的金属卟啉对主产物的选择性均最低。考察了溶剂中乙醇的体积分数对反应的影响，发现在乙醇浓度为80 % 时，产物的选择性最高。系统地考察了碱浓度、氧气压力、温度、时间、原料初始浓度等因素对反应的影响，找到了优化的工艺条件。发现以T(p-Cl)PPFeCl为催化剂，当乙醇浓度为80%、碱浓度为3. 75 mol·L^-1时，在2. 0 MPa、55℃条件下反应12 h，邻硝基甲苯的转化率达到79. 7%，邻硝基苯甲酸的选择性和收率分别可达95. 8% 和76. 3%。     

3,6,6-三甲基-2,4-环庚二烯酮的制备

将CrO_3通过浸渍法负载于中性Al_2O_3上,制备得到CrO_3-Al_2O_3,利用其催化3-蒈烯的氧化反应。反应主要生成3种α,β-不饱和酮。考察了催化剂用量、温度、时间以及氧气流量对氧化反应的影响,得到最佳氧化工艺为:CrO_3-Al_2O_3用量为3-蒈烯质量的3%、温度25℃、时间10 h以及氧气流量25 mL/min,对应原料转化率58.72%,α,β-不饱和酮类化合物总选择性86.07%(3-蒈烯-2-酮19.83%、2-蒈烯-4-酮4.61%、3-蒈烯-5-酮61.63%)。在减压精馏分离氧化产物过程中,3-蒈烯-5-酮极易异构转化为3,6,6-三甲基-2,4-环庚二烯酮,一步实现了该产物的制备与提纯,但是3-蒈烯-2-酮和2-蒈烯-4-酮不发生类似异构。结果证明,减压是异构发生的必要条件,压力越小,反应越容易进行且效果越好。0.5 kPa压力下,120℃反应4 h,3-蒈烯-5-酮转化率99.62%,3,6,6-三甲基-2,4-环庚二烯酮选择性98.15%,表明压力达到0.5 kPa即可满足反应要求。