以双氧水或氧气为氧化剂的苯羟基化制苯酚的催化反应机理

C—H键的活化是有机合成中最重要的科学问题之一。以环境友好的双氧水或者氧气为氧化剂的苯羟基化制备苯酚的反应,不仅涉及苯环的$\text C_{\text s \text p^{2}}— \text H $活化这一基础问题,还涉及双氧水或氧气的活化,以及双氧水的分解、苯酚的深度氧化等副反应,几十年来一直是有机合成领域的一大挑战。更重要的是,在大力倡导绿色化工的背景之下,该反应愈加受到工业界的青睐,期望它能够取代异丙苯法成为苯酚生产的绿色新工艺。本文以苯羟基化制备苯酚的催化反应机理为线索,综述近年来金属基催化剂以及处于起步阶段的非金属催化剂的最新研究进展,着重从自由基机理和非自由基机理两个方面详细归纳分析催化剂的组成结构与其反应的活性和选择性之间的构效关系,并就该领域未来的发展动向及需要关注的问题给出了展望和建议,期望有助于深化对催化机理的认识,并为进一步研发更高活性和稳定性的苯羟基化催化剂提供有益借鉴。      

钒改性六方介孔硅分子筛催化苯羟基化制苯酚

以偏钒酸铵为钒源,采用溶胶-凝胶法合成了不同钒含量的六方介孔硅（V-HMS）分子筛,利用X射线衍射、N2吸附-脱附和程序升温还原(H2-TPR)对合成的催化剂进行了表征,考察了V-HMS对苯羟基化反应的影响。 结果表明,钒进入了分子筛骨架,并且在HMS分子筛上具有较好的分散性。 V-HMS对苯羟基化反应具有良好的催化活性;高分散的钒氧物种有利于提高苯的羟基化反应性能,溶剂乙腈对反应促进作用明显。 乙腈为溶剂,w(V(5.8)-HMS)=2%,60 ℃反应5 h,苯酚收率达到18.55%,选择性达到100%。     

苯直接一步氧化合成苯酚

苯直接一步氧化合成苯酚是开辟苯酚合成路线具有挑战性的热点课题之一.近年来研究和开发了以N2O、H2O2和O23种不同氧化剂体系为核心和主流的苯氧化合成苯酚路线.本文详细综述了目前3种不同氧化体系的研究进展和趋势,分析了各种合成路线的特点和工业应用前景.以N2O为氧化剂合成苯酚路线,技术趋于成熟,但N2O来源受限而影响其经济性和推广应用;以H2O2为氧化剂合成苯酚路线,是环境友好过程,有开发潜力,但技术还很不成熟,而且也因H2O2价格昂贵带来了经济成本问题;以O2为氧化剂、氢气为还原剂体系合成苯酚路线,是环境清洁可持续发展制备路线,具有很好的开发潜力,此外无机膜催化合成苯酚路线也更具吸引力.     

苯直接羟基化制苯酚研究进展*

综述了苯直接羟基化制苯酚的几种催化反应,包括阳极氧化法、N₂O氧化法、H₂O₂氧化法、O₂直接氧化法,这些反应均具有良好的原子经济性和环境效益.同时重点介绍了相关的催化剂及其活性中心,探讨了这些新型方法的工业应用前景.     

纳米磷钼钒杂多酸盐催化苯羟基化合成苯酚

纳米磷钼钒杂多酸盐催化苯羟基化合成苯酚;苯; 羟基化; 苯酚; 纳米杂多化合物     

Keggin型杂多酸铯盐催化苯羟基化反应

采用室温固相法制备了具有Keggin结构的杂多酸铯盐催化剂(Cs_xH_3+n-xPMo_12-nV_nO₄₀, n＝0, 1, 2, x＝0.5～3.0). 红外、X射线粉末衍射及循环伏安技术研究显示, 钒取代钼原子可提高催化剂的氧化还原性, 铯取代数的增加可提高催化剂的疏水性但降低氧化还原性. 在H₂O₂为氧化剂的苯羟基化反应中, 随着铯取代数目的增加, 催化剂的溶脱情况得到明显改善. 在氧化还原性和疏水性协同作用下, Cs₂H₃PMo₁₀V₂O₄₀在Cs_xH_3+n-xPMo_12-nV_nO₄₀系列催化剂中显示出相对最佳的苯羟基化催化活性(苯酚收率19.2%)和重复使用性能.     

超导型复合氧化物在苯酚羟化反应中催化作用

采用柠檬酸络合法合成了一系列含铜复合氧化物(超导体)．用化学滴定方法和 O2-TPD等技术对所合成的复合氧化物的组成和表面性质进行了测定．通过探讨催化 剂结构与活性的关系，发现含铜复合氧化物中的非化学计量氧和铜离子的平均价态 与苯酚经化活性和过氧化氢分解活性密切相关．在实验中观察到酪类化合物在苯酚 经化反应循环中具有增强电子传递功能，在此基础上提出了酮类化合物参与催化循 环的机理．     

高Cu含量MCM-41在苯直接羟基化反应中的催化性能

 考察了高铜含量(最高达26.0%)且铜原子主要处于中孔骨架的Cu-MCM-41在苯/过氧化氢直接羟基化制备苯酚反应中的催化性能,研究了铜含量、催化剂用量、溶剂种类、反应物摩尔比、温度以及时间等对催化剂活性的影响. 结果表明,该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52.9%, 苯酚选择性达58.9%, 苯酚收率达31.2%, 优于文献报道的低铜含量中孔分子筛的催化结果. 另外,从反应机理对影响反应的因素进行了初步探讨.     

分子氧催化氧化苯直接合成苯酚

苯酚是重要的有机合成中间体,当前主要通过异丙苯法合成苯酚的技术路线存在制备流程长、消耗丙烯、副产丙酮等不足。以分子氧为氧化剂由苯氧化直接合成苯酚则具有潜在重大的经济效益、社会效益和环境效益,已成为催化与有机合成等研究领域中极具挑战性的热点课题之一。本文较为系统地总结了分子氧氧化苯通过一步法合成苯酚的研究工作,着重综述了用于该反应的催化剂如Pd、Cu、V等金属或其化合物,也归纳了影响此反应的主要因素,并介绍相应的反应机理。最后,对分子氧催化氧化苯合成苯酚反应的研究提供了一些建议和展望。     

Recent Advances in the Heterogeneous Photocatalytic Hydroxylation of Benzene to Phenol

Phenol is an important chemical material that is widely used in industry. Currently, phenol is dominantly produced by the well-known three-step cumene process, which suffers from severe drawbacks. Therefore, developing a green, sustainable, and economical strategy for the production of phenol directly from benzene is urgently needed. In recent years, the photocatalytic hydroxylation of benzene to phenol, which is economically feasible and could be performed under mild conditions, has attracted more attention, and development of highly efficient photocatalyst would be a key issue in this field. In this review, we systematically introduce the recent achievements of photocatalytic hydroxylation of benzene to phenol from 2015 to mid-2022, and various heterogeneous photocatalysts are comprehensively reviewed, including semiconductors, polyoxometalates (POMs), graphitic carbon nitride (g-C₃N₄), metal–organic frameworks (MOFs), carbon materials, and some other types of photocatalysts. Much effort is focused on the physical and chemical approaches for modification of these photocatalysts. The challenges and future promising directions for further enhancing the catalytic performances in photocatalytic hydroxylation of benzene are discussed in the end.     

V-AlPO5分子筛催化苯直接羟基化制苯酚

采用水热法合成了V-AlPO5分子筛催化剂,通过XRD表征确定其具有AlPO-5微孔分子筛的晶体结构。不同合成条件对V-AlPO5分子筛的催化活性有一定影响,优化合成条件下制备的V-AlPO5分子筛,在以过氧化氢为氧化剂的苯羟基化制苯酚反应中表现出较佳的催化活性。反应温度55 ℃,乙腈6 mL,苯10 mmol,质量分数35%过氧化氢15 mmol,氧化剂用量0.2 g,共还原剂抗坏血酸0.2 g,反应24 h,苯酚收率可达16.1%,选择性为86.8%。     

Direct Oxidation of Benzene to Phenol by Dioxygen over Nano-vanadium Oxide

Reducing regents, such as ascorbic acid, are needed for vanadium‐containing catalysts to catalyze the direct oxidation of benzene to phenol by dioxygen. Quadrivalent vanadium species, reduced from quinquevalent vanadium species, can activate dioxygen to produce active oxygen species, which is important for the reaction. The key step is to prepare more V⁴⁺‐containing catalysts. Here, VO_X‐C₁₆‐A was prepared in an acidic medium to produce more V⁴⁺ species. The results of XPS and XRD studies confirmed that the vanadium species in VO_X‐C₁₆‐A was mainly V⁴⁺ ions. The results of XRD and electron diffraction patterns revealed that VO_X‐C₁₆‐A consisted of tetragonal VO₂ and monoclinic VO₂. Morphology observations display that the VO_X‐C₁₆‐A is made of nanorod. Investigations into the performances of the catalysts showed that VO_X‐C₁₆‐A was reusable, producing a 1.9% conversion of benzene without reducing agent.     

2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基促进的钒基催化剂催化苯直接氧化制苯酚

以钒基化合物为催化剂,在TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基)存在下,能形成快速催化分子氧氧化苯制苯酚的催化体系.在反应过程中,由类似芬顿试剂反应过程生成的羟基自由基亲核进攻苯环,形成羟基环己二烯自由基;该羟基氢可在TEMPO存在的催化体系中消除,同时苯环氢可立即转移至氧原子而生成苯酚.在以[(CH3)...     

用于苯与分子氧羟基化制苯酚的长链脂肪胺修饰的杂多酸催化剂

 将十二胺或十八胺与磷钼钒杂多酸结合, 制备了有机-无机杂化催化剂, 并在高压釜中考察了它们在苯与分子氧羟基化制苯酚反应中的催化性能. 结果表明, 当十二胺与杂多酸的摩尔比为 4:1 时, 所制备的杂化催化剂上苯酚产率为 11.5%, 大大高于纯杂多酸催化剂上的 3.9%. 结合长链脂肪胺与杂多酸之间的相互作用, 以及杂多酸的“假液相”特性, 初步讨论了长链脂肪胺的促进作用.     

五元水滑石的微波晶化法合成及催化苯酚羟基化反应

采用微波晶化法合成了二元CuAl、三元CuAlNi、四元CuAlNiFe、五元CuAlNiFeCo水滑石类化合物,并将其用于催化苯酚羟基化制苯二酚,结果表明五元配合物的催化性能最好。Cu4NiCoFeAlCO3的XRD和IR表征表明其晶体结构为水滑石结构;用TEM观察了五元配合物的晶体形貌。五元水滑石催化苯酚羟基化反应结果表明,催化剂活性随其铜含量的增加而增大;双氧水的有效利用率随苯酚／双氧水摩尔比的升高而增大。以Cu4NiCoFeAlCO3为催化剂时,在苯酚／催化剂质量比为10、10mL水作溶剂、0．5g苯酚、苯酚／双氧水摩尔比为1：2条件下,苯酚转化率为62．96％,苯二酚的选择性达到97．63％。     

The Characteristics of Direct Hydroxylation of Benzene to Phenol with Molecular Oxygen Enhanced by Pulse DC Corona at Atmospheric Pressure

The direct hydroxylation of benzene using molecular oxygen by atmospheric pulse DC corona discharge was investigated. The conversion of benzene increased with the increase of oxygen content and input voltage but the selectivity of phenol decreased due to the formation of polymerized products. The reactivity was also influenced by the kind and content of background inert gas. By using argon as background gas, we could get 2.2% of phenol yield at 60°C and 1 atm with energy consumption of 50 W. The strategy of reductive oxidation, which added hydrogen to the reactant, was not favorable to the phenol formation in this reaction system. The polymerized product showed the oligomeric character and the analysis of its chemical structure with FT–IR was presented.     

铁酸镁在苯酚-过氧化氢羟基化反应中的催化性能

苯二酚是重要的精细化工原料,用途非常广泛.我国苯二酚的生产现状是仍使用传统的、落后的生产工艺,不仅生产过程复杂,副产物多,工业后处理困难,而且生产能力极低.     

表面富锡MCM-41分子筛的表面金属有机化学制备及其对苯酚羟基化催化反应性能研究

采用SnBu₄在MCM-41表面的接枝反应和后续处理制备出了一种只在表面含锡的MCM-41型介孔分子筛。通过与采用纳米SnO₂和MCM-41机械混合法、SnCl₄浸渍法、水热合成法等制备的具有相当硅锡比(Si/Sn≈100)的SnMCM-41分子筛进行结构和对苯酚羟基化反应催化性能的比较发现， 由该法所得分子筛的水热稳定性明显提高，并在苯酚羟基化反应中表现出优良的催化活性、选择性和过氧化氢利用率。本文还详细考察了该催化剂对苯酚羟基化反应的最佳反应条件。     

M-HMS的合成、表征及在苯酚羟化反应中的催化性能

HMS-中孔分子筛;二酚;M-HMS的合成、表征及在苯酚羟化反应中的催化性能