一种纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺的制作方法

本发明属于酚氧化制备醌化合物领域，具体涉及一种纳米钛催化氧化苯酚合成苯醌或者萘酚合成萘醌的工艺。

背景技术：

1、酚氧化成醌的技术背景涉及有机化学基础理论、反应机制研究及多领域应用需求。从化学本质看，酚类化合物因酚羟基（-oh）的p-π共轭效应，使苯环电子云密度显著升高，尤其是羟基邻、对位碳原子，形成高活性氧化位点。该特性导致酚类在氧化剂（如酸性高锰酸钾、重铬酸钾）或酶催化条件下，易发生脱氢反应，生成具有共轭环己二烯二酮结构的醌类化合物。

2、反应机制研究揭示了酚氧化的多样性。直接氧化途径中，高温或强氧化条件促进酚羟基脱氢生成自由基，最终形成醌；酶催化氧化则依赖酚氧化酶传递电子，在ph 3-5条件下显著降低反应活化能。技术应用的广泛性进一步推动了酚氧化研究。在食品工业中，茶叶发酵过程通过多酚氧化酶催化儿茶素氧化，生成茶黄素、茶红素，其机制与苯酚氧化类似；生物医药领域，酚醌类化合物作为天然抗氧化剂（如维生素k）的前体，其氧化还原特性被用于药物合成。

3、近年来的研究突破为酚氧化技术提供了新方向。大连理工大学团队（cn117402050 a）开发的低温热处理co-n-c催化剂，以分子氧为氧源，实现了2,3,6-三甲基苯酚向2,3,5-三甲基苯醌的高效选择氧化，解决了传统均相催化体系的环境问题。该研究揭示了n配位的活性co(ii)物种在碳材料上的分散机制，为酚类化合物绿色氧化工艺的设计提供了理论依据。不过该方法需要采用较高的氧气压力或者反应温度，并且反应的选择性不够高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种纳米碳化钛或者氮化钛催化氧化酚合成醌的工艺，该氧化工艺提高了酚氧化到醌的选择性，同时不需要较高的反应温度，并且纳米碳化钛和氮化钛可以回收，不易在反应中损失。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，包括：

4、在催化剂的作用下，苯酚类化合物或萘酚类化合物在溶剂中与双氧水进行氧化反应，得到苯醌或者萘醌衍生物；

5、所述苯酚类化合物为取代或者未取代的苯酚，所述萘酚类化合物为取代或者未取代的萘酚，所述苯酚或者萘酚上的取代基为c1~c4烷基，取代位置邻位或者间位，进一步优选为甲基或者乙基；

6、所述催化剂为钛的金属氮化物或者碳化物；

7、所述溶剂为醇溶剂、水中的一种或者多种混合。

8、本发明具体的投料方式如下：

9、将所述的酚类化合物（苯酚类化合物或萘酚类化合物）溶解于溶剂中，同时将催化剂加入有机溶剂中，置于所述温度条件下反应，滴加双氧水直至反应结束。

10、本发明中，在双氧水滴加过程中，催化剂是必须的。作为优选，所述催化剂为碳化钛或者氮化钛。所述双氧水的浓度为27.5wt%~70wt%，在该浓度范围内反应都能较好地发生，无特别严格的限定。

11、作为优选，所述催化剂的使用量为0.1wt%~1wt%（相对于底物），为了达到更好的引发效果，更优选为0.1wt%~0.5wt%，更进一步优选为0.3wt%~0.5wt%。

12、本发明中，所述双氧水的加入方式为滴加，作为优选，滴加时间为8-10小时。

13、作为优选，氧化反应必须在酚类化合物的溶液中进行，固液两相体系是必须的。更优选极性有机溶剂。更优选的有机溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇或其混合物。

14、本发明中，所述反应温度为30-45℃，优选30-35℃。

15、本发明中，所述酚类化合物的浓度在10wt%~16wt%，优选13wt%~14 wt%。

16、本发明中，压力对酚类化合物的转化没有影响，优选在常压下进行。

17、本发明中，氧化反应可以在空气氛围下，也可以在氮气氛围下，优选氮气氛围条件下反应。

18、本发明中，总体反应时间控制在10小时~15小时范围内，优选13小时~15小时范围。

19、本发明中，反应结束之后，采用以下后处理过程：

20、先通过过滤得到催化剂，再直接降温从溶剂中结晶得到醌，产品纯度＞98.5%。

21、本发明中，所述催化剂采用醇溶剂进行洗涤后进行套用；

22、醇溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇或其混合物。

23、同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

24、（1）本发明采用双氧水作为氧化剂，副产物只有水，没有额外的废水或者废水中没有重金属离子；

25、（2）采用本发明的钛催化条件，有利于降低反应温度，避免了无序氧化反应产生的副反应和结焦，反应过程更加安全。

1.一种纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，所述催化剂的使用量为苯酚类化合物或萘酚类化合物的0.1~1wt%。

4.根据权利要求1所述的纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，所述苯酚类化合物或萘酚类化合物在溶液中的浓度为10wt%~16wt%。

5.根据权利要求1所述的纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，所述双氧水的浓度为27.5wt%~70wt%。

6.根据权利要求1所述的纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，所述双氧水与苯酚类化合物或萘酚类化合物的摩尔比例为2:1~2.5:1。

7.根据权利要求1所述的纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，所述的醇溶剂是甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇或其混合物。

8.根据权利要求2所述的纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，所述氧化反应的温度为30~45oc，加热时间为10小时~15小时。

9.根据权利要求2所述的纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，反应结束之后，采用以下后处理过程：

10.根据权利要求9所述的纳米钛金属碳化物或者氮化物催化氧化酚合成醌的工艺，其特征在于，所述催化剂采用醇溶剂进行洗涤后进行套用；