酚類化合物新型催化劑可直接制備酚類化合物

  傳統酚類化合物的工業生產往往高能耗、高污染，且生產中還存在過度氧化以及收率低、副產物多等問題。現在這些酚類化合物有望采用雙氧水等清潔氧源，通過環境友好的苯羥基化反應一步制備，而不像傳統方法需要繁瑣的多個反應步驟，能耗大、高污染、收率低（傳統方法收率只有5%）。這是南京工業大學材料化學工程國家重點實驗室和化工學院教授王軍、副教授周瑜和新加坡國立大學教授顏寧合作，在沸石分子篩催化的芳烴羥基化制備酚類化合物的反應中取得的重要成果，相關論文近日刊登于《自然—通訊》。

據周瑜介紹，苯是惰性底物，而產物苯酚比底物苯更活潑，以往傳統方法制備苯酚時，在產生苯酚的過程中，還會繼續對苯酚氧化，從而發生一系列嚴重副反應并產生一些不良副產物，并且使用傳統催化劑的利用率不高，反應時間往往長達十至數十個小時，難以滿足工業催化的需求。王軍課題組采用創新方法，制備一種含釩、硅、氧三種元素的沸石分子篩（有規整的孔洞，接觸面積大，有利于高效快速地反應）催化劑，用于苯與雙氧水發生的化學反應中，生成苯酚等酚類物質。

這一新型催化劑的應用，使得雙氧水與苯反應產生苯酚時，不會再與比較活潑的苯酚發生不良副反應、產生不良副產物，而是讓雙氧水“定向”只與苯發生反應，直接一步制備出苯酚來，獲得純的苯酚的收率極高——苯酚收率和雙氧水利用率均高達30%以上，且反應過程中只產生水，而沒有其他廢棄物及其他污染排放。這種新型催化劑并非由五價變為四價產生自由基而引發反應，而是在反應中不需變價，經歷一個非自由基的快速反應生成酚類，從而實現了該反應的瞬間發生，反應時間小于30秒，極大地提高了獲得苯酚的效率。

   據悉，這一催化劑在芳環羥基化反應中具有極高效率，有望實現苯酚等酚類化合物的工業化規模生產，顯示出重要的潛在工業應用前景。這一催化劑的創新制備方法，還具有廣泛的普適性，能夠進一步構筑出含有鐵、銅、錳等元素的沸石分子篩，制備出高效的多相催化劑，有希望實現其他種類化學品的綠色生產。