苯直接羟基化制苯酚工艺研究开发的进展

综述了苯直接羟基化制苯酚的氧化反应,包括N2O氧化法、H2O2氧化法、O2/H2氧化法.介绍了苯直接羟基化制苯酚的氧化反应的催化剂和工艺条件.探讨了这些新方法的工业应用前景.     

苯直接羟基化合成苯酚的研究进展

苯直接羟基化合成苯酚是有机合成中具有挑战性的课题之一,近年来对在固体催化剂的作用下,以H2O2、O2或N2O为绿色氧化剂,苯氧化羟基化的液相或气相反应研究均取得了不同程度的进展。3种氧化剂各有特点,其中N2O作氧化剂的气相反应,苯酚的收率和选择性均较高。     

碳酸二乙酯与邻苯二酚乙基化反应合成邻羟基苯乙醚

以Cr2O3/Al2O3为催化剂、碳酸二乙酯(DEC)为乙基化试剂,邻苯二酚在气相连续流动固定床反应器内进行乙基化反应合成了邻羟基苯乙醚;考察了反应温度、空速、原料配比等条件对催化剂活性的影响,同时考察了催化剂的稳定性。实验结果表明,Cr2O3负载量(质量分数)为21%的Cr2O3/Al2O3催化剂对该反应具有较好的催化活性;适宜的反应条件为:反应温度603K,重时空速1.5h-1,n(DEC)∶n(邻苯二酚)=4.0,在此条件下反应7h,邻苯二酚转化率高达100.0%,目的产物邻羟基苯乙醚的选择性最大为83.02%。升高反应温度有利于反应的进行,但反应温度过高会导致副产物的增加。催化剂的稳定性实验结果表明,在20h内催化剂的活性稳定,之后目的产物选择性逐渐降低,副产物苯环的碳烷基化产物的含量逐渐增加。     

苯酚与异丙醇合成邻异丙基苯酚催化剂的研究

研究了在 γ-Al2 O3催化剂上苯酚与异丙醇烷基化生成邻异丙基苯酚的反应。结果表明 ,不同产地的 γ-Al2 O3催化剂烷基化性能不同 ;在经 Ca O、Mn O2 、Zr O2 、Fe2 O3、Zn O和 P2 O5等氧化物改性后的 γ-Al2 O3催化剂上 ,苯酚转化率下降 ,邻异丙基苯酚选择性有所提高 ,其中较好的改性剂为 Fe2 O3、Mn O2 和 Zn O。在 Ca O-Fe2 O3/ γ-Al2 O3催化剂上邻异丙基苯酚的选择性可达 92 .5 % (苯酚转化率为 1 0 % )。还用 NH3-TPD和吡啶吸附 -IR表征了催化剂的酸性质 ,讨论了影响催化剂烷基化活性和选择性的因素。     

Fe-ZSM-5分子筛上N2O一步氧化苯制苯酚工艺条件研究

对Fe-ZSM-5分子筛催化剂上N2O一步氧化苯制苯酚的工艺条件进行了实验研究。以单因素实验法系统考察了温度、苯与N2O摩尔比和空速对氧化过程的影响;并基于L16（45）正交实验设计确定相对适宜的氧化工艺条件为：温度400℃、苯与N2O摩尔比5.0∶1、空速6000h-1,在此条件下苯酚收率为45.28％,N2O转化率为89.28%,苯酚选择性为50.72%。     

Cu-Al交联黏土催化剂的制备及其苯直接羟基化催化性能

通过直接向稀释的黏土悬浮液中引入Cu-Al交联剂,制备了不同n(Cu)/n(Cu+Al)的Cu-Al交联黏土催化剂。运用XRD、BET、FT-IR、TG、H2-TPR、SEM等手段表征所制备的Cu-Al交联黏土催化剂,并将其用于催化苯-H2O2直接羟基化制备苯酚反应中,考察了溶剂种类、反应时间、反应温度、催化剂用量、n(H2O2)/n(Benzene)对催化剂活性的影响。结果表明,Cu-Al交联黏土催化剂在苯直接羟基化反应中具有良好的催化活性,在最佳反应条件下可使苯转化率达64.2%,苯酚选择性达85.1%,苯酚收率达54.6%,优于其他含铜催化剂的催化效果。     

金属氧化物催化剂表面性质对苯酚/甲醇气相烷基化反应的影响

苯酚／甲醇在固定床连续式等温反应器上，以TiO2、MgO、V2O5、V2O5／TiO2、MgO／TiO2和不同V／Mg原子比的V2O5／MgO二元复合氧化物为催化剂进行烷基化，选择性合成邻甲酚，2，6-二甲酚及甲氧基苯。考察了各种氧化物的表面性质，研究了不同氧化物的表面酸碱性对苯酚转化率、目的产物选择性的影响。实验结果表明，固体表面具有酸性的氧化物，苯酚转化率及2，6－二甲酚、甲氧基苯选择性高；具有碱性表面的氧化物，对邻甲酚有高的选择性。在纯MgO中加入V2O5组成不同V／Mg原子比的V2O5／MgO二元复合氧化物，使固体表面酸基浓度增加，苯酚转化率及2，6－二甲酚、甲氧基苯选择性提高，邻甲酚选择性则相应降低。     

连续法苯定向氯化制对二氯苯

介绍了苯定向氯化制对二氯苯的连续化工艺。比较了搅拌釜多级串联与填料塔鼓泡2种反应方式,证明搅拌釜多级串联工艺可获得较高的苯和氯苯转化率,对二氯苯收率>72％,二氯苯中对位/邻位摩尔比>3.3,反应能连续稳定地进行。     

Fe-Cu催化剂催化苯酚羟基化的反应动力学研究

苯酚-H2O2羟基化联产邻苯二酚和对苯二酚是目前最有前途的合成苯二酚的绿色工艺路线之一。采用已开发成功的Fe-Cu金属酸盐催化剂，在无梯度反应器中，通过改变反应温度、苯酚／H2O2摩尔比、苯酚初始质量分数3个因素，系统考察了Fe-Cu和Fe-Cu／Al2O32种催化剂催化苯酚-H2O2羟基化的反应动力学过程。结果表明，在相同的M／FAo（M为催化剂质量，FAo为反应器入口关键组分A的流量）条件下，反应温度升高、苯酚／H2O2摩尔比减小、苯酚初始质量分数增大，都会使得苯酚转化率升高，相应的苯二酚的选择性也会有所下降。预测了Fe-Cu催化剂催化的苯酚羟基化反应机理，推导出苯酚羟基化反应动力学方程，并拟合出相关反应动力学参数。     

TS-1分子筛催化氧化性能的研究

以苯与H2O2羟基化反应为目标反应,研究焙烧温度、预处理剂对TS-1分子筛催化氧化性能的影响。结果表明,随着焙烧温度的升高,H2O2转化率下降,选择性上升。560℃焙烧的分子筛,苯的转化率达到最高。TS-1分子筛经预处理后,对H2O2转化率、选择性和苯的转化率均会产生不同的影响。(NH4)2SO4处理后的TS-1分子筛,H2O2的选择性接近100%。在反应液中添加极性溶剂会不同程度阻抑反应的进行;而添加水或采用低浓度的H2O2有利于反应的进行。     

Cu-Al交联黏土催化剂的制备及其苯直接羟基化的催化性能

通过直接向稀释的黏土悬浮液中引入Cu-Al交联剂,制备了不同n(Cu)/n(Cu+Al)的Cu-Al交联黏土催化剂。运用XRD、BET、FT-IR、TG、H₂-TPR、SEM等手段表征所制备的Cu-Al交联黏土催化剂,并将其用于催化苯- H₂O₂直接羟基化制备苯酚反应中,考察了溶剂种类、反应时间、反应温度、催化剂用量、n(H₂O₂)/n(benzene)对催化剂活性的影响。结果表明,Cu-Al交联黏土催化剂在苯直接羟基化反应中具有良好的催化活性,在最佳反应条件下可使苯转化率达64.2%,苯酚选择性达85.1%,苯酚收率达54.6%,优于其他含铜催化剂的催化效果。     

镧改性SBA-15液相过氧化氢氧化苯制苯酚的活性考察

采用水热法原位合成了La掺杂的La/SBA-15催化剂,采用XRD、N2吸附-脱附测定等手段对样品进行了表征,考察了La/SBA-15催化剂对苯/H2O2液相氧化合成苯酚反应的催化活性。结果表明,制得的La/SBA-15复合材料保持载体SBA-15高度有序的介孔二维六角孔道结构。在反应温度323K,以1mol苯计的催化剂用量0.75g、溶剂乙腈用量250mL,H2O2/苯的摩尔比为2,反应时间5 h的条件下,苯的转化率为7.2%,苯酚选择性高达90%。且La/SBA-15催化剂重复使用6次,催化活性基本保持稳定。     

壳层钛硅分子筛的制备与表征

采用两步水热晶化方法,以有机硅源和钛源制备了壳层钛硅分子筛RTS,利用多种分析表征和评价手段对RTS和常规钛硅分子筛TS-1的物化性质及催化氧化性能进行了分析表征和评价。结果表明:所制备的RTS物相为MFI结构,活性钛物种主要分布在颗粒的表层,为壳层钛硅分子筛;RTS在苯酚羟基化制备苯二酚的探针反应中表现出与TS-1相当的催化氧化活性和目的产物苯二酚的选择性,而且可重复使用,性能优于TS-1。     

过渡金属磷钼钒杂多化合物的表征及催化性能

 采用水热合成的方法制备了4 种过渡金属磷钼钒杂多化合物 M11PV1Fe，M11PV1Cu，M11PV1Cr和M11PV1Mn。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外可见光漫反射光谱(DRS UV-Vis)、X射线衍射(XRD)、热分析(TG-DSC)、程序升温还原(TPR)及程序升温脱附(NH3-TPD)方法对所制备过渡金属磷钼钒杂多化合物进行了表征。结果表明，所制备的过渡金属磷钼钒杂多化合物具有Keggin结构，其中，V取代了部分Mo，进入了杂多酸一级结构，而过渡金属没有进入一级结构，仅占据在抗衡正离子的位置。过渡金属可调变磷钼钒杂多化合物的氧化还原能力，引起酸强度及酸量的改变。将4 种过渡金属磷钼钒杂多化合物作为催化剂，用于H₂O₂ 为氧化剂的苯羟化合成苯酚的反应中，都表现出较好的催化性能。以M11PV1Mn 为催化剂，考察了H₂O₂/C₆H₆摩尔比（n(H₂O₂)/ n(C₆H₆)）、反应溶剂、反应温度以及反应时间对苯羟化反应的影响，获得了优化的反应条件。在优化的反应条件下，即在n(H₂O₂)/ n(C₆H₆)=1.5、乙腈为溶剂、反应时间3 h、反应温度60℃的条件下，苯酚收率大于 50 %，选择性高于90 %。     

活性炭负载FeCl_3胶体催化剂催化苯羟基化制苯酚

采用水热合成法制备FeCl3胶体,并通过浸渍法制备活性炭负载FeCl3胶体催化剂,考察了该催化剂对苯羟基化反应的催化性能。通过XRD、SEM、TEM、FTIR、BET和勃姆滴定等技术对活性炭和催化剂的结构进行了表征。实验结果表明,经硝酸处理后的活性炭中含氧官能团的含量增加,且酸性增强,有利用于FeCl3胶体在活性炭表面的负载和分散。该活性炭负载FeCl3胶体催化剂显示了较高的催化苯羟基化反应活性,在反应温度60℃、反应时间6 h、n(H2O2)∶n(苯)=4、苯用量0.5mL、乙腈用量5 mL、催化剂用量0.38 g、FeCl3胶体负载量3 mmol/g时,苯转化率为50.2%,苯酚选择性为99.2%。     

钛硅分子筛的合成与应用

简要介绍了钛硅石分子筛的合成方法和主要用途。合成方法包括水热合成法、同晶取代法及微波辐射法。钛硅沸石分子筛是性能优良的选择氧化催化剂,能使许多有机化合物选择氧化生成重要化工原料,包括苯及苯酚的羟基化,生成苯二酚和苯醌;丙烯环氧化生成环氧丙烷;酮氨肟化生成环己酮肟;苯胺氧化生成偶氮苯等及石化产品氧化脱硫,对产品性能无明显变化。     

表面富钛分子筛的表征与催化性能

以正硅酸四乙脂(TEOS)为硅源,采用二步水热晶化方法合成了表面富钛分子筛CT 1,并采用多种分析手段分析表征其物化性质,以苯酚羟基化作为探针反应评价了其催化性能。结果表明,采用二步水热晶化方法所合成的表面富钛分子筛CT 1的物化性质基本与常规钛硅分子筛TS 1的一致,但CT 1的钛物种主要以骨架钛的形式集中分布在其颗粒表层,颗粒尺寸比TS 1的也有所增加。在催化苯酚羟基化反应中,CT 1具有较高的催化活性,且目的产物对苯二酚的选择性也较高。目的产物对苯二酚的选择性也较高。     

工艺条件对铁-活性炭催化苯一步氧化制苯酚反应的影响

在活性炭载铁催化剂存在下,以乙腈为共溶剂,用H2O2一步将苯氧化为苯酚,研究了工艺条件对氧化反应的影响。结果表明,苯用量为1 mL,活性炭载铁催化剂用量为0.5 g,乙腈用量为15 mL,H2O2水溶液（H2O2质量分数为30%）用量为7 mL,反应温度为30℃,反应时间为8 h的最佳工艺条件下,苯转化率为22.2%,苯酚收率为20.2%,苯酚选择性为90.1%。     

功能树脂负载贵金属催化剂的制备及应用

综述了功能树脂负载贵金属催化剂的制备、性质和应用.以离子交换树脂为代表的功能树脂是负载贵金属的优异载体.功能树脂可将贵金属元素以纳米级颗粒分散于催化剂表面,功能基团的存在对贵金属颗粒的性能具有修饰和调节作用,并赋予催化剂新的功能,从而为设计和制备高效多功能催化剂提供可能.功能树脂负载贵金属催化剂已在甲基异丁基酮和乙酸的...