中化新網(wǎng)訊 酚類化合物，如苯酚和甲酚等，是一類用途廣泛、用量巨大的化學品，可以用于制備殺蟲劑、農(nóng)藥、塑料、染料、藥物、聚合物等等。但這些酚類化合物的工業(yè)生產(chǎn)，卻往往是高能耗和高污染的過程，而且生產(chǎn)中還存在過度氧化以及收率低、副產(chǎn)物多等問題。然而，現(xiàn)在這些酚類化合物可望采用雙氧水等清潔氧源，通過環(huán)境友好的苯羥基化反應(yīng)一步制備，而不像傳統(tǒng)方法需要繁瑣的多個反應(yīng)步驟、能耗大、高污染、收率低(傳統(tǒng)方法收率只有5%)。這是南京工業(yè)大學材料化學工程國家重點實驗室和化工學院王軍教授、周瑜副教授和新加坡國立大學顏寧教授合作，在沸石分子篩催化的芳烴羥基化制備酚類化合物的反應(yīng)中取得的重要成果，相關(guān)論文近日刊登于《自然通訊》。

據(jù)周瑜副教授介紹，苯是惰性底物，而產(chǎn)物苯酚比底物苯更活潑，以往傳統(tǒng)方法制備苯酚時，在產(chǎn)生苯酚的過程中，還會繼續(xù)對苯酚氧化，從而發(fā)生一系列嚴重副反應(yīng)(并產(chǎn)生一些不良副產(chǎn)物)，并且使用傳統(tǒng)催化劑的利用率不高，反應(yīng)時間往往長達十至數(shù)十個小時，難以滿足工業(yè)催化的需求。王軍教授課題組采用創(chuàng)新方法，制備一種含釩、硅、氧三種元素的沸石分子篩(有規(guī)整的孔洞，接觸面積大，有利于高效快速地反應(yīng))催化劑，用于苯與雙氧水發(fā)生的化學反應(yīng)中，生成苯酚等酚類物質(zhì)(即苯的羥基化反應(yīng))。

這一新型催化劑的應(yīng)用，使得雙氧水與苯反應(yīng)產(chǎn)生苯酚時，不會再與比較活潑的苯酚發(fā)生不良副反應(yīng)、產(chǎn)生不良副產(chǎn)物，而是讓雙氧水“定向”只與苯發(fā)生反應(yīng)，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，時空收率10-5 mol/cc.s遠大于工業(yè)Weiss窗口(10-6 mol/cc.s的十倍以上];且反應(yīng)過程中只產(chǎn)生水，而沒有其他廢棄物及其他污染排放，綠色環(huán)保;而且這種新型催化劑，并非由五價變?yōu)樗膬r產(chǎn)生自由基(因而產(chǎn)生的副反應(yīng)就多)而引發(fā)反應(yīng)，而是在反應(yīng)中不需變價，經(jīng)歷一個非自由基的快速反應(yīng)生成酚類，從而實現(xiàn)了該反應(yīng)的瞬間發(fā)生，反應(yīng)幾乎在瞬間完成(反應(yīng)時間<30 s)，極大地提高了獲得苯酚的效率。

能源和環(huán)境的迫切壓力，要求發(fā)展綠色化學過程，在工業(yè)生產(chǎn)過程中迫切需要使用高選擇性、高原子利用率的新催化工藝，而這一發(fā)展，主要依賴于新催化材料的研制與開發(fā)。王軍課題組研發(fā)的這種高活性的催化劑，在芳環(huán)羥基化反應(yīng)中具有極高效率，有望實現(xiàn)苯酚等酚類化合物的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，顯示出重要的潛在工業(yè)應(yīng)用前景。

這種催化劑的創(chuàng)新制備方法，還具有廣泛的普適性，能夠進一步構(gòu)筑出含有不同金屬(如含鐵、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(xiàn)其它種類化學品的綠色生產(chǎn)過程。