光催化氧化2-乙基蒽醌制备蒽醌-2-羧酸的方法

摘要

本发明属于一种光催化氧化2-乙基蒽醌制备蒽醌-2-羧酸的方法。将2-乙基蒽醌在溶剂中溶解，加入光催化剂，双氧水，再进行光照催化氧化反应，2-乙基蒽醌被光催化氧化；反应结束，过滤掉催化剂，将滤液减压蒸馏除去溶剂，再冷却结晶，制得蒽醌-2-羧酸。光催化剂是二氧化钛或氧化锌；溶剂是乙腈或N，N-二甲基甲酰胺；本发明操作方便、成本较低、废水排放较少的由2-乙基蒽醌催化氧化合成蒽醌-2-羧酸的方法，易于工业化。

说明书

技术领域

本发明属于一种合成蒽醌-2-羧酸的方法，特别是用光催化氧化2-乙基蒽醌制备蒽醌-2- 羧酸的方法。

背景技术

蒽醌-2-羧酸在颜料、纺织、电子、造纸、医药等行业中有广泛应用。已有的合成蒽醌-2- 羧酸的方法主要有：

(1)用硝酸水溶液在190℃，20个大气压下将2-乙基蒽醌氧化，氧化时间1小时，蒽醌 -2-羧酸收率93％。该工艺温度高，需要高压釜，腐蚀严重，酸性废水、氧化氮废气较多。

(2)用二氯(三苯基磷)钯络合物、三苯基磷作为催化剂，使2-氯蒽醌与CO加压反应， 25个大气压，温度170℃，得到蒽醌-2-羧酸收率92％。该方法压力高，催化剂较贵，CO易中毒。

(3)将2-甲基蒽醌在乙酸介质中，用CrO₃氧化。此方法2-甲基蒽醌较贵，重金属铬盐废 水污染严重，较难处理。

(4)在乙酸介质中，用空气氧化2-甲基蒽醌，温度200℃，26个大气压，Co(OAc)₂、 Mn(OAc)₂、NaBr为催化剂，得到蒽醌-2-羧酸。乙酸溶剂酸性较强，对设备腐蚀严重。2-甲基 蒽醌较贵，高温、高压，设备价格高。

(5)2-甲基蒽醌用CrO₃、H₃PO₄氧化，收率95％。2-甲基蒽醌、磷酸较贵，酸性含重金属 废水较多，难于处理。

由于上述各方法的缺点，迫切需要一种操作简便、工艺条件温和、成本较低、废水排放 较少的制备蒽醌-2-羧酸的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作方便、成本较低、废水排放较少的由2-乙基蒽醌催化氧 化合成蒽醌-2-羧酸的方法，易于工业化。

本发明的技术解决方案如下：

一种光催化氧化2-乙基蒽醌合成蒽醌-2-羧酸的方法：将2-乙基蒽醌在溶剂中溶解，加 入光催化剂，双氧水，再进行光照催化氧化反应，2-乙基蒽醌被光催化氧化；反应结束，过 滤掉催化剂，将滤液减压蒸馏除去溶剂，再冷却结晶，制得蒽醌-2-羧酸。

所述溶剂是乙腈、N，N-二甲基甲酰胺，溶剂与2-乙基蒽醌的重量比例是(5-10):1；

所述光催化剂是二氧化钛、氧化锌，其颗粒大小在20-100nm，光催化剂与2-乙基蒽醌的 重量比例是(0.05-0.1):1；

双氧水与2-乙基蒽醌的重量比例是(0.1-0.4):1；

光照时间5-12小时；

光催化反应温度25-35℃。

本发明操作方便、工艺条件温和、成本低、污染小。制备的蒽醌-2-羧酸可作为新材料在 颜料、纺织、电子、造纸等行业中大量应用。

具体实施方式

实施例1：

溶剂乙腈与2-乙基蒽醌的重量比例是7:1；

催化剂是二氧化钛，平均粒径30nm，与2-乙基蒽醌的重量比例是0.08:1；

双氧水与2-乙基蒽醌的重量比例是0.3:1；

光照时间8小时；

光催化反应温度30℃；

将2-乙基蒽醌5g溶解在35g乙腈溶剂中，加入光催化剂二氧化钛0.4g(平均粒径30nm)， 双氧水1.5g，搅拌，再进行光照催化氧化反应8小时，光催化反应温度30℃，使2-乙基蒽 醌被光催化氧化。反应结束，过滤掉催化剂，将滤液减压蒸馏除去溶剂，再冷却结晶，制得 蒽醌-2-羧酸，收率94.2％。

实施例2：

溶剂N，N-二甲基甲酰胺与2-乙基蒽醌的重量比例是10:1；

催化剂是氧化锌，平均粒径50nm，与2-乙基蒽醌的重量比例是0.08:1；

双氧水与2-乙基蒽醌的重量比例是0.4:1；

光照时间10小时；

光催化反应温度35℃；

将2-乙基蒽醌5g溶解在50gN，N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入光催化剂氧化锌0.4g(平 均粒径50nm)，双氧水2.0g，搅拌，再进行光照催化氧化反应10小时，光催化反应温度35 ℃，使2-乙基蒽醌被光催化氧化。反应结束，过滤掉催化剂，将滤液减压蒸馏除去溶剂，再 冷却结晶，制得蒽醌-2-羧酸，收率95.2％。

实施例3：

溶剂乙腈与2-乙基蒽醌的重量比例是5:1；

催化剂是二氧化钛，平均粒径20nm，与2-乙基蒽醌的重量比例是0.05:1；

双氧水与2-乙基蒽醌的重量比例是0.1:1；

光照时间5小时；

光催化反应温度25℃；

将2-乙基蒽醌5g溶解在25g乙腈溶剂中，加入光催化剂二氧化钛0.25g(平均粒径20nm)， 双氧水0.5g，搅拌，再进行光照催化氧化反应5小时，光催化反应温度25℃，使2-乙基蒽 醌被光催化氧化。反应结束，过滤掉催化剂，将滤液减压蒸馏除去溶剂，再冷却结晶，制得 蒽醌-2-羧酸，收率95.3％。

实施例4：

溶剂乙腈与2-乙基蒽醌的重量比例是10:1；

催化剂是氧化锌，平均粒径100nm，与2-乙基蒽醌的重量比例是0.1:1；

双氧水与2-乙基蒽醌的重量比例是0.4:1；

光照时间12小时；

光催化反应温度30℃；

将2-乙基蒽醌5g溶解在50g乙腈溶剂中，加入光催化剂氧化锌0.5g(平均粒径100nm)， 双氧水2g，搅拌，再进行光照催化氧化反应12小时，光催化反应温度30℃，使2-乙基蒽醌 被光催化氧化。反应结束，过滤掉催化剂，将滤液减压蒸馏除去溶剂，再冷却结晶，制得蒽 醌-2-羧酸，收率94.6％。

实施例5：

溶剂N，N-二甲基甲酰胺与2-乙基蒽醌的重量比例是8:1；

催化剂是二氧化钛，平均粒径50nm，与2-乙基蒽醌的重量比例是0.08:1；

双氧水与2-乙基蒽醌的重量比例是0.4:1；

光照时间12小时；

光催化反应温度28℃；

将2-乙基蒽醌5g溶解在50gN，N-二甲基甲酰胺溶剂中，加入光催化剂氧化锌0.4g(平 均粒径50nm)，双氧水2.0g，搅拌，再进行光照催化氧化反应10小时，光催化反应温度28 ℃，使2-乙基蒽醌被光催化氧化。反应结束，过滤掉催化剂，将滤液减压蒸馏除去溶剂，再 冷却结晶，制得蒽醌-2-羧酸，收率94.8％

本发明公开和提出的光催化氧化2-乙基蒽醌制备蒽醌-2-羧酸的方法，本领域技术人员 可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过 较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文 所述的方法和技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是， 所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明 精神、范围和内容中。