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苯乙烯制备苯基环氧乙烷工艺研究(3)

时间:2022-01-23 09:57来源:毕业论文
1。1。3 分子氧法 以空气或者氧气为氧源环氧化苯乙烯,是一种环保、低投资的合成方法,相关研究取得 了一定的进展[10-12]。Rhodes 等[13] 化学 家研究报道

1。1。3 分子氧法

以空气或者氧气为氧源环氧化苯乙烯,是一种环保、低投资的合成方法,相关研究取得 了一定的进展[10-12]。Rhodes 等[13]化学家研究报道指出,以氧气为氧源在 Co(Salen)配合物催化 剂存在的条件下,氧气可被 Co(Salen)催化剂催化活化成活性氧分子后与钴离子作用生成 Co-O 键,极大的提高了分子氧的单体氧化能力能够将苯乙烯较好地环氧化为苯基环氧乙烷,但反 应体系中必须存在含有α-支链的异丁醛作为共还原剂,因为还原剂醛在该类反应中可以充当引 发剂产生过氧自由基促进反应的进行。Raja 等[14]学者研究表明用 Co-AlPO-36 催化过量苯甲 醛可以使苯乙烯环氧化。张旭等[15]学者将 Co2+插入 Y 型分子筛骨架中制备出 Co2+-Y 型催化 剂,催化剂具有较高的催化活性,100℃下,反应混合物在 DMF 溶剂中反应 6 小时,实验结 果发现反应体系中 67%左右的苯乙烯发生了转化,苯基环氧乙烷的选择性大概为 49%。

虽然以氧气或空气作为氧源来氧化苯乙烯是一种理想的合成方法,能够很大程度上降低 生产的成本,提高经济效益,并且不存在污染环境以及物耗高等问题,是环氧化最廉价、最 合适的方法,但是此氧化反应体系对催化剂的要求十分苛刻,环氧化不方便控制,目标产物 苯基环氧乙烷的选择性较差,副产物很多,因此在工业上暂时还未正式投入使用。其基本反 应方程式如下:

1。1。4 以过氧化氢为氧源的催化体系

过氧化氢是除氧气外另一种清洁的氧源,因其反应后副产物只是水,活性氧的含量高, 价格低廉,操作简便,越来越受到研究者的青睐。但是另一方面过氧化氢的稳定性不好,容 易分解,因此亟须找到适合的催化剂来催化过氧化氢参与的环氧化反应。

目前,化学工作者研究的方向大多数是以过氧化氢为氧源,努力研发出一些绿色环保的 新型催化剂,在温和的条件下能够催化过氧化氢氧化苯乙烯。文献指出以过氧化氢为氧源的 催化体系中催化剂类型大致分为一下几种:金属配合物,杂多化合物,钛硅分子筛以及水滑 石等催化剂。

(1) 金属配合物催化剂 金属配合物中常见的配体为卟啉,可以稳定金属防止其降解并调节活性。卟啉金属配合

物一般都具有独特的化学性质和结构,这些特征使其往往具备很好的催化活性,通常由手性

Salen 配体和对应的金属盐反应制得,基本结构如下:

图 1。1 卟啉金属配合物

锰卟啉配合物中尤其是手性 salen-Mn(Ⅲ)配合物,是苯乙烯环氧化反应体系中最重要的 催化剂之一,越来越多的海内外学者开始倾注大量心血与汗水来重点研究此方向。Mansuy  等

[16-18]学者研究发现,过氧化氢作为氧化剂氧化苯乙烯反应中,卟啉锰配合物催化剂具有很好文献综述

催化活性。2003 年四川大学李东红等[19]学者发现金属卟啉可与有较大疏水孔杯[6]芳烃起共催 化作用,极大地提升了反应体系中催化剂的性能,底物苯乙烯全部转化,苯基环氧乙烷的产 率可达 90%以上。Yao[20]等化学工作者指出以 Salen-Mn (Ⅲ)为催化剂,催化剂回收利用多次 以后,苯乙烯的转化率仍高达 80%左右,苯基环氧乙烷的产率大概为 78%。Tan[21]等学者研 究了以过氧化氢为氧源,乙腈为溶剂的条件下,咪唑锰卟啉催化苯乙烯环氧化的效果如何。 实验发现该催化剂性具有极其优良的催化活性,反应底物苯乙烯基本全部转化,苯基环氧乙

烷的产率高达 90%以上。 (2) 杂多化合物

杂多化合物也是苯乙烯环氧化反应中经常使用的催化剂之一,发挥着重要作用,在反应 体系中具有很好的催化活性。此化合物是由中心原子和其他金属阳离子与氧一起形成的多面 体,通过过氧键作用在一起的多簇金属配合物,阴离子结构不易发生变化,催化性能可由分 子组成和结构的改变来调节[22]。其中杂多酸作为氧化剂是在苯乙烯环氧化中应用比较多的一 类杂多化合物。其本身电子含量高,能够提高氧物种的活性,促进环氧化物中间体的形成, 具有不错的催化活性。杂多酸不单单可以在均相反应体系起作用,在多相反应体系中催化活 性也不错,还可以当作相转移催化剂在反应中使用。 苯乙烯制备苯基环氧乙烷工艺研究(3):http://www.youerw.com/huaxue/lunwen_88842.html

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