2、 催化剂 (1)分子筛催化剂 于健强等[10]合成了两种不同的分子筛用于催化氧化苯乙烯。在使用Ti-MCM-41的情况下,苯乙烯转化率仅为7.2%,而苯甲醛选择
2、 催化剂
(1)分子筛催化剂
于健强等[10]合成了两种不同的分子筛用于催化氧化苯乙烯。在使用Ti-MCM-41的情况下,苯乙烯转化率仅为7.2%,而苯甲醛选择性高达74%;在使用Mn-MCM-41的情况下,苯乙烯转化率相对较高,为17.9%,而苯甲醛选择性为18%。陈小晖等[11]采取水热法合成了在弱碱性的条件下显示出良好的催化活性Bi-Si中孔分子筛,模板剂是十六烷基三甲基溴化铵,其中硅由正硅酸乙酯提供,铋由硝酸铋提供。先向25 mL的甲醇溶剂中加入1.5 mL苯乙烯和0.075 g催化剂,再加入氧化剂4.5 mL 30%的过氧化氢,保持反应温度在80℃左右2 h,得到苯乙烯的转化率为43.1%,苯甲醛的选择性为73.5%。李钢[12]等合成了用四丙基溴化铵(TPABr)做模板剂、再加硅溶胶制取的钛硅分子筛TS-1用于苯乙烯氧化反应。使用这种方法得到的产物的选择性比经典法中实验结果更高,但呈现出的活性有所下降。在钛硅分子筛中含有骨架钛,这是能够将苯乙烯转化为苯乙醛的核心所在。而催化苯乙烯转化成苯甲醛的反应中,部分缩合的六配位钛物种与丙酮溶剂做对比,选用醇类溶剂的情况下苯甲醛的选择性更高,其中,溶剂是甲醇(甲醇与苯乙烯体积比=3:1)时苯乙烯的转化率最好,为17.94%,而苯甲醛选择率更是高达82.34%。此种方法中的TS-1有明显优点,不但价格低廉,比且并未检测出产物中有氯的存在,因此适用于食品工业。法国的V.HULEA[13]以摩尔比为1:2的过氧化氢与苯乙烯,然后加入乙腈,70℃条件下反应5 h后,所得苯甲醛在产物中占比最高。与此同时,溶剂效应对反应的影响也是他们的研究对象之一,结果发现在使用各种催化剂的条件下,都是用乙腈做为溶剂能使苯乙烯转化率到达最高,这应该与乙腈溶液具有强极性密切相关。陈丹丹等[14]以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,钛由Ti(SO4)2提供,制作了多种钛含量的Ti-MCM-41分子筛,探索了反应的优化条件,发现添加催化剂100 mg,摩尔比为1:1的苯乙烯和过氧化氢溶液,再添加20 mL乙腈溶剂,在60℃下反应12 h,结果发现苯乙烯转化率高达47.4%,苯甲醛选择性为93.1%,转化率和选择性都十分令人满意。魏田升[15]等以Nb-SBA-15分子筛作为催化剂,15%的Nb负载量时催化氧化活性最优。摩尔比为1:2:2的苯乙烯、过氧化氢和丙酮溶液在70℃的温度下连续反应8 h,苯乙烯的转化率高达46.65%,苯甲醛的选择性高达98.87%。Nijhuis提出了此类反应的催化氧化方法机理,其中涉及到 [Ru-O(t-Bu)-O]类活性自由基中间体的形成 [16,17]。
(2)杂多化合物
目前,科研人员将目光投入到一种叫做杂多化合物的新型催化材料,其在催化领域展现出优秀的性能,并且对环境友好。在有机合成反应中的应用研究发展迅速[18]。杂多酸(Heteropolyacid,简称HPA)和杂多酸盐(Heteropolyacid salts)总称为杂多化合物(Heteropolycompound,简称HPC)。根据中心原子的差异与杂原子的个数的区别,可将杂多化合物分为以下几个主要类别:Keggin型、Dawson型、Waugh型、Silver型和Anderson等。
含钼杂多化合物是一类多功能催化剂,其有较强的酸性、氧化性和选择性,可再生循环使用且速度快[19],因而广泛应用于催化反应。此类化合物含有多以最高价氧化态形式出现的配原子,根据不同的外界情况,配原子的价态会发生相应变化,因此展现出氧化还原性。正是因为元素价态易变的特性,当钼系杂多化合物中部分Mo原子被V原子取代时,其酸性和氧化性发生改变。因此,对钼钒杂多化合物的研究探索有利于开发新型、高选择性的催化剂[20]。在崔岩[21]的实验中,在30℃的反应温度下,苯乙烯的氧化产物全部为苯甲醛,苯乙烯的转化率为5.8%。实验得到的结论是:在0.050 g钒钼杂多化合物中加入6.4 mmol苯乙烯和7.5 mL乙腈,再使用逐滴加入的加料方式添加19.2 mmol的过氧化氢,在50℃下连续反应2小时。得到最优结果反应物的转化率达到84.3%,苯甲醛的选择性达到90.7%。