專利名稱：一種芳烴選擇性氧化的方法
技術領域：
本發明涉及一類非金屬離子液體作為催化劑應用于芳烴選擇性氧化的新方法，適 用于包括甲苯、二甲苯等多種芳烴類化合物的液相選擇性氧化過程，用于生產醇、醛、酸、酯 以及烷基過氧化氫等產品。芳烴類的選擇性氧化合成含氧有機化學品在當代化學工業中具有極其重要的地 位，是石油原料生產功能化化工產品的關鍵技術。其產品廣泛應用于香料、醫藥、食品、橡 膠、軍工等各個行業，意義重大。傳統的芳烴類液相氧化技術往往采用金屬催化劑(如Pt、 卩(1、1 11、&)、1111、01、!^等)具有較好的反應活性。然而其問題在于貴金屬催化劑成本高； 過渡金屬易與羧酸產物形成結渣；反應選擇性難以控制易出現過度氧化脫羧等副反應。因 此，開發新型的非金屬催化體系用于芳烴類化合物的氧化越來越受到青睞。離子液體是一個嶄新的研究領域，近年來其應用不斷擴展，在各類催化反應中也 顯示了良好的效果。然而將離子液體直接作為非金屬催化劑應用于烴類的選擇性氧化至今 鮮有報道° Kenneth R. Seddon 等[Martyn J. Earle, Suhas P. Katdare, Kenneth R. Seddon, Organic Letters, 2004,6, 707-710]首次報道了空氣條件下甲苯在離子液體中的氧化，但 是該方法需要使用大量的硝酸和甲基磺酸。美國專利[US 7，488，843]報道了在微波輻射 下，使用叔丁基過氧化氫氧化芳烴時加入催化量的離子液體可以大大提高芳烴的轉化率。
Kei Ohkubo 禾口 Shunichi Fukuzumi[Kei Ohkubo, Shunichi Fukuzumi, Organic Letters，
2000，2，3647-3650]報道了吖啶類離子液體化合物在光激發條件下催化二甲苯的選擇性氧 化。然而上述體系或使用大量高腐蝕性的強酸，或者需要光照、微波等額外的激發條件，不 利于生產應用。
發明內容
本發明的目的在于開發一種新的非金屬體系用于催化芳烴的液相選擇性氧化的 方法；使用空氣或分子氧為氧源，以非金屬離子液體作為催化劑催化芳烴氧化。為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種芳烴選擇性氧化的方法，其以非金屬離子液體作為催化劑，進行芳烴類化合 物的催化氧化；不使用任何金屬組分，制備相應的醛、醇、酸、酯以及烷基過氧化氫等各種產 品；所述芳烴類化合物為含有α-H的芳烴類化合物。
背景技術：
權利要求
1.一種芳烴選擇性氧化的方法，其特征在于其以非金屬離子液體作為催化劑，進行 芳烴類化合物的催化氧化；所述芳烴類化合物為含有α -H的芳烴類化合物。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述非金屬離子液體是一種由吡啶類或取代吡啶類結構的陽離子和陰離子組成的離 子液體化合物(式1)，式1 非金屬離子液體催化劑結構，其中取代基R1為吡啶環上任意鄰、間、對取代位置上具有不同電子效應和空間效應的 取代基團，其上取代基團R1的個數為1、2、3、4或5，且不同的取代基團R1之間可以相同，也 可以不同；取代基&為H、或各種取代或未取代的C1-C24脂肪烴基、C6-C24芳烴基或C1-C24烷氧基， X^為陰離子基團。
3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于所述禮為呼、-(1、-Br、-I、-CH3、-CN、-C00 CH3、-CONH2 或-N (CH3) 2。
4.按照權利要求2所述的方法，其特征在于所述&為-CH3、-C2H5、-C6H6、-CH2PK-OCH3 或-OCH2Wi。
5.按照權利要求2所述的方法，其特征在于所述陰離子基團τ為Cl—，Br-,Γ，BF4_， PF6 NOp H SO:或 CF3C0(T。
6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述α-H的芳烴為甲苯、對硝基甲苯、對 氯甲苯、對羧基甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、乙苯、異丙苯、二苯甲烷、氧雜蒽或四氫萘。
7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述催化氧化以空氣或分子氧為氧源， 氧化反應在0. 2-2. OMPa氧氣或空氣壓力條件下進行，反應溫度在25_250°C范圍；反應物 為含α-H的芳烴類化合物，所述的離子液體催化劑在反應過程中用量范圍為反應物的 0. 5-30mol%。
8.按照權利要求7所述的方法，其特征在于所述的離子液體催化劑在反應過程中用 量范圍為反應物的0. 5-5mol%。
9.按照權利要求1所述的方法，其特征在于所述催化反應過程在無溶劑或溶劑條件 下進行，溶劑為乙腈、乙酸、異辛酸或乙酸乙酯。
全文摘要
本發明涉及一種芳烴選擇性氧化的方法，其以非金屬離子液體作為催化劑，進行芳烴類化合物的催化氧化，生產相應的醛、醇、酸、酯以及烷基過氧化氫等產品；所述芳烴類化合物為含有α-H的芳烴類化合物。本發明的優點為(1)使用非金屬離子液體作為催化劑；(2)不使用任何金屬組分；(3)使用空氣或分子氧為氧源；(4)在較低的催化劑用量(0.5-5mol％)下亦可有效催化反應的進行。
文檔編號C07C47/542GK102115353SQ20091024893
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者張展, 徐杰, 馬紅, 高進 申請人:中國科學院大連化學物理研究所