CN112479875A - 一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法 - Google Patents

一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法 Download PDF

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Abstract

一种α‑羟基羧酸酯选择性氧化制备α‑氧代羧酸酯的方法,涉及α‑氧代羧酸酯的制备领域,在液相溶剂中,以分子氧为氧源,以+4价V和+5价V复合的钒磷氧(VPO)作催化剂,α‑羟基羧酸酯与分子氧反应选择性氧化制得α‑氧代羧酸酯;其中,所述钒磷氧(VPO)催化剂是磷酸氧钒(VOPO4)(VV)和焦磷酸氧钒((VO)2P2O7)(VIV)复合的钒磷氧(VPO)催化剂。钒磷氧(VPO)催化剂为廉价的非贵金属催化剂,成本较低;反应可在常压下进行,对设备的要求较低;本发明实现α‑氧代羧酸酯的高收率(90%);催化剂经再活化后可重复利用。

Description

一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法
技术领域
本发明涉及α-氧代羧酸酯的制备领域,尤其涉及一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法。
背景技术
α-氧代羧酸酯同时含有羰基和酯基两种官能团,是一类重要的有机中间体,具有高附加值。由于其结构的特殊性,α-氧代羧酸酯广泛应用于医药、香料、食品以及化妆品等领域。
目前,主要制备α-氧代羧酸酯的方法是通过催化氧化α-羟基羧酸酯实现的。该方法的原料α-羟基羧酸酯廉价易得,只需将α-羟基羧酸酯上的醇羟基氧化成酮基即可制得α-氧代羧酸酯,具有很高的原子经济效率。该方法主要分为气相氧化法和液相氧化法。其中,气相氧化法的反应温度高,反应条件苛刻,对设备要求高;而液相氧化体系中,氧化剂主要为过氧化氢和分子氧,相对分子氧,以过氧化氢为氧化剂的成本较高,在实际生产过程中也存在爆炸的风险。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题,提供一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,以非贵金属催化剂,实现在液相温和条件下,以分子氧为氧化剂,高效催化选择性氧化α-羟基羧酸酯制备α-氧代羧酸酯。
为达到上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,在液相溶剂中,以分子氧为氧源,以+4价V和+5价V复合的钒磷氧(VPO)作催化剂,α-羟基羧酸酯与分子氧反应选择性氧化制得α-氧代羧酸酯;其中,所述钒磷氧(VPO)催化剂是磷酸氧钒(VOPO4)(VV)和焦磷酸氧钒((VO)2P2O7)(VIV)复合的钒磷氧(VPO)催化剂。
所述α-羟基羧酸酯制备α-氧代羧酸酯的合成路线如下:
Figure BDA0002810138390000011
其中,R1和R2包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、3-戊基、正己基、3-甲基-1-戊基、正庚基、4-庚基、正辛基、苯基、萘基、苄基、苯甲基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、1-苯基丙基、3-苯基丙基、4-苯基丁基、2-苯基己基、萘基甲基、3-萘基丁基。
本发明采用常压鼓泡或密闭加压的方式进行反应,反应温度为90~160℃。
所述液相溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二酸二乙酯、丙二酸二乙酯、丁二酸二乙酯、戊二酸二乙酯中的一种或多种;所述液相溶剂的体积用量为α-羟基羧酸酯的0.5~20倍。
所述钒磷氧(VPO)催化剂的制备方法如下:将V2O5置于醇溶剂中,升温(100~160℃)加热回流(0.5~8h);然后加入磷酸,继续升温(100~160℃)加热回流(1~8h);最后将反应液过滤、洗涤、干燥、焙烧,即得钒磷氧(VPO)催化剂。其中,焙烧温度为350~600℃;V2O5占醇溶剂质量的0.5%~30%,磷酸与V2O5的质量比为(0.5~2):1。
所述钒磷氧(VPO)催化剂可为负载型的钒磷氧(VPO)催化剂,载体包括Al2O3、TiO2、SiO2、C3N4、分子筛。
所述负载型的钒磷氧(VPO)催化剂的制备方法如下:将V2O5置于醇溶剂中,升温(100~160℃)加热回流(0.5~8h);然后加入载体,继续回流(1~2h),再加入磷酸,继续升温(100~160℃)加热回流(1~8h);最后将反应液过滤、洗涤、干燥、焙烧,即得负载型的钒磷氧(VPO)催化剂。其中,焙烧温度为350~600℃;V2O5占醇溶剂质量的0.5%~30%,磷酸与V2O5的质量比为(0.5~2):1。
所述醇溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、苯甲醇、苯乙醇中的一种或者多种。
所述钒磷氧(VPO)催化剂在反应结束后进行再活化:反应后,过滤取出催化剂,进行干燥、焙烧,即得活化后的钒磷氧(VPO)催化剂,其中,焙烧温度为350~600℃,时间为2~20h。
相对于现有技术,本发明技术方案取得的有益效果是:
本发明中,催化选择性氧化α-羟基羧酸酯制备α-氧代羧酸酯的体系中,以分子氧为氧化剂,绿色环保;所用的钒磷氧(VPO)催化剂为廉价的非贵金属催化剂,成本较低;反应可在常压下进行,对设备的要求较低;本发明实现α-氧代羧酸酯的高收率(90%);催化剂经再活化后可重复利用。
附图说明
图1为实施例1中VPO的XRD谱图。
图2为实施例1中VPO、VPO-反应后和VPO-反应后再活化的XRD谱图。
图3为实施例1中VPO、VPO-反应后和VPO-反应后再活化的V 2p XPS谱图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白,以下结合附图和实施例,对本发明做进一步详细说明。
实施例1
1、VPO催化剂的制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于异丁醇-苯甲醇(20ml-20ml)的混合溶剂中,在140℃下加热回流5h;将上述反应液冷却后,加入1.42g 85wt%磷酸,升温至140℃继续回流5h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至420℃后焙烧16h,得到VPO。
2、采用上述VPO催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g乳酸乙酯,10ml丁二酸二乙酯,0.25gVPO,采用常压鼓泡的方式进行反应,在120℃下反应7h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为98.2%,丙酮酸乙酯选择性为88.5%,丙酮酸乙酯收率为86.0%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至420℃后焙烧16h,即得活化后的VPO。
实施例2
1、负载型的VPO催化剂,载体为强疏水型SiO2,制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于异丁醇-苯甲醇(20ml-20ml)的混合溶剂中,在140℃下加热回流5h;加入1.0g强疏水型SiO2,继续回流2h;将上述反应液冷却后,加入1.42g 85wt%磷酸,升温至140℃继续回流5h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到负载型的催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至420℃后焙烧16h,得到VPO/SiO2(疏水)。
2、采用上述VPO/SiO2(疏水)催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g乳酸乙酯,10ml丁二酸二乙酯,0.25gVPO/SiO2(疏水),采用常压鼓泡的方式进行反应,在120℃下反应7h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为99.2%,丙酮酸乙酯选择性为91.1%,丙酮酸乙酯收率为90.4%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至420℃后焙烧16h,即得活化后的VPO/SiO2(疏水)。
实施例3
1、VPO催化剂的制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于仲丁醇-苯乙醇(15ml-15ml)的混合溶剂中,在130℃下加热回流4h;将上述反应液冷却后,加入1.20g 85wt%磷酸,升温至130℃继续回流4h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至360℃后焙烧12h,得到VPO。
2、采用上述VPO催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g乳酸甲酯,8ml二甲基甲酰胺,0.25gVPO,采用常压鼓泡的方式进行反应,在130℃下反应6h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为98.9%,丙酮酸乙酯选择性为89.2%,丙酮酸乙酯收率为87.8%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至360℃后焙烧12h,即得活化后的VPO。
实施例4
1、负载型的VPO催化剂,载体为TiO2,制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于仲丁醇-苯乙醇(15ml-15ml)的混合溶剂中,在130℃下加热回流4h;加入1.6gTiO2,继续回流1h;将上述反应液冷却后,加入1.20g 85wt%磷酸,升温至130℃继续回流4h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到负载型的催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至360℃后焙烧12h,得到VPO/TiO2
2、采用上述VPO/TiO2催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g乳酸乙酯,8ml丁二酸二乙酯,0.25g VPO/TiO2,采用常压鼓泡的方式进行反应,在130℃下反应6h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为99.6%,丙酮酸乙酯选择性为90.6%,丙酮酸乙酯收率为90.0%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至360℃后焙烧12h,即得活化后的VPO/TiO2
实施例5
1、VPO催化剂的制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于16ml正丁醇溶剂中,在110℃下加热回流3h;将上述反应液冷却后,加入0.96g 85wt%磷酸,升温至110℃继续回流5h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至520℃后焙烧4h,得到VPO。
2、采用上述VPO催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g苯基乳酸甲酯,20ml二甲基亚砜,0.25gVPO,采用密闭加压的方式进行反应,在100℃、1MPa下反应4h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为99.8%,丙酮酸乙酯选择性为88.2%,丙酮酸乙酯收率为88.0%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至520℃后焙烧4h,即得活化后的VPO。
实施例6
1、负载型的VPO催化剂,载体为Al2O3,制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于16ml正丁醇溶剂中,在110℃下加热回流3h;加入1.5gAl2O3,继续回流2h;将上述反应液冷却后,加入0.96g 85wt%磷酸,升温至110℃继续回流5h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到负载型的催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至520℃后焙烧4h,得到VPO/Al2O3
2、采用上述VPO/Al2O3催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g苯基乳酸甲酯,20ml二甲基亚砜,0.25gVPO/Al2O3,采用密闭加压的方式进行反应,在100℃、1MPa下反应4h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为99.9%,丙酮酸乙酯选择性为90.3%,丙酮酸乙酯收率为90.2%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至520℃后焙烧4h,即得活化后的VPO/Al2O3
实施例7
1、VPO催化剂的制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于正丙醇-异丁醇(12ml-12ml)的混合溶剂中,在100℃下加热回流6h;将上述反应液冷却后,加入1.80g 85wt%磷酸,升温至100℃继续回流8h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至600℃后焙烧3h,得到VPO。
2、采用上述VPO催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g乳酸苄酯,30ml戊二酸二乙酯,0.25gVPO,采用密闭加压的方式进行反应,在120℃、2MPa下反应2h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为98.6%,丙酮酸乙酯选择性为89.5%,丙酮酸乙酯收率为88.2%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至600℃后焙烧3h,即得活化后的VPO。
实施例8
1、负载型的VPO催化剂,载体为C3N4,制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于正丙醇-异丁醇(12ml-12ml)的混合溶剂中,在100℃下加热回流6h;加入3.0g C3N4,继续回流1h;将上述反应液冷却后,加入1.80g 85wt%磷酸,升温至100℃继续回流8h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到负载型的催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至600℃后焙烧3h,得到VPO/C3N4
2、采用上述VPO/C3N4催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g乳酸苄酯,30ml戊二酸二乙酯,0.25g VPO/C3N4,采用密闭加压的方式进行反应,在120℃、2MPa下反应2h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为99.2%,丙酮酸乙酯选择性为90.8%,丙酮酸乙酯收率为90.1%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至600℃后焙烧3h,即得活化后的VPO/C3N4
实施例9
1、VPO催化剂的制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于异丙醇-苯乙醇(10ml-10ml)的混合溶剂中,在110℃下加热回流4h;将上述反应液冷却后,加入1.25g 85wt%磷酸,升温至110℃继续回流3h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至480℃后焙烧14h,得到VPO。
2、采用上述VPO催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g乳酸丁酯,12ml乙二酸二乙酯,0.25gVPO,采用常压鼓泡的方式进行反应,在130℃下反应5h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为98.7%,丙酮酸乙酯选择性为89.1%,丙酮酸乙酯收率为87.9%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至480℃后焙烧10h,即得活化后的VPO。
实施例10
1、负载型的VPO催化剂,载体为Y型分子筛,制备方法如下:
1)称取0.92g V2O5置于异丙醇-苯乙醇(10ml-10ml)的混合溶剂中,在110℃下加热回流4h;加入2.0gY型分子筛,继续回流2h;将上述反应液冷却后,加入1.25g 85wt%磷酸,升温至110℃继续回流3h;将反应液冷却至室温后过滤,所得固体用丙酮洗涤2次,并置于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h,得到负载型的催化剂前驱体磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)。
2)将步骤1)所制得的催化剂前驱体置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至480℃后焙烧14h,得到VPO/Y。
2、采用上述VPO/Y催化剂,以α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯:
向三颈烧瓶中加入5.9g乳酸丁酯,12ml乙二酸二乙酯,0.25gVPO/Y,采用常压鼓泡的方式进行反应,在130℃下反应5h,冷却后产物通过气相色谱进行分析。乳酸乙酯转化率为99.7%,丙酮酸乙酯选择性为90.5%,丙酮酸乙酯收率为90.2%。
3、催化剂的再活化
反应后,过滤取出催化剂,放于真空干燥箱中升温至100℃干燥6h后置于马弗炉中,以3℃/min的升温速率升至480℃后焙烧10h,即得活化后的VPO/Y。
图1~3为实施例1中关于VPO反应前后及活化后的相关表征。
从图1可知,VPO中主要以VOPO4相和(VO)2P2O7相存在。
从图2可知,反应后VPO的结构发生变化:随着反应的进行,钒磷氧(VPO)(VIV,VV混合)转化成磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)(VIV);将反应后的VPO进行再活化,磷酸氢氧钒(VOHPO4·0.5H2O)(VIV)会重新转化成钒磷氧(VPO)(VIV,VV混合),可重新转化为VPO催化剂。
图3为VPO、VPO-反应后和VPO-反应后再活化的V 2p XPS谱图。从图3可知,反应后VPO的价态由VIV,VV混合变为VIV;将反应后的VPO进行再活化,可重新转化为VPO。
本发明中,催化选择性氧化α-羟基羧酸酯制备α-氧代羧酸酯的体系中,以分子氧为氧化剂,绿色环保;所用的钒磷氧(VPO)催化剂为廉价的非贵金属催化剂,成本较低;反应可在常压下进行,对设备的要求较低;本发明实现α-氧代羧酸酯的高收率(90%);催化剂经再活化后可重复利用。

Claims (10)

1.一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于:在液相溶剂中,以分子氧为氧源,以+4价V和+5价V复合的钒磷氧(VPO)作催化剂,α-羟基羧酸酯与分子氧反应选择性氧化制得α-氧代羧酸酯;其中,所述钒磷氧(VPO)催化剂是磷酸氧钒(VOPO4)(VV)和焦磷酸氧钒((VO)2P2O7)(VIV)复合的钒磷氧(VPO)催化剂。
2.如权利要求1所述的一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于α-羟基羧酸酯制备α-氧代羧酸酯的合成路线如下:
Figure FDA0002810138380000011
R1和R2包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、3-戊基、正己基、3-甲基-1-戊基、正庚基、4-庚基、正辛基、苯基、萘基、苄基、苯甲基、1-苯基乙基、2-苯基乙基、1-苯基丙基、3-苯基丙基、4-苯基丁基、2-苯基己基、萘基甲基、3-萘基丁基。
3.如权利要求1所述的一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于:采用常压鼓泡或密闭加压的方式进行反应,反应温度为90~160℃。
4.如权利要求1所述的一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于:所述液相溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙二酸二乙酯、丙二酸二乙酯、丁二酸二乙酯、戊二酸二乙酯中的一种或多种;所述液相溶剂的体积用量为α-羟基羧酸酯的0.5~20倍。
5.如权利要求1所述的一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于所述钒磷氧(VPO)催化剂的制备方法如下:将V2O5置于醇溶剂中,升温加热回流;然后加入磷酸,继续升温加热回流;最后将反应液过滤、洗涤、干燥、焙烧,即得钒磷氧(VPO)催化剂。
6.如权利要求1所述的一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于:所述钒磷氧(VPO)催化剂可为负载型的钒磷氧(VPO)催化剂,载体包括Al2O3、TiO2、SiO2、C3N4、分子筛。
7.如权利要求6所述的一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于所述负载型的钒磷氧(VPO)催化剂的制备方法如下:将V2O5置于醇溶剂中,升温加热回流;然后加入载体,继续回流,再加入磷酸,继续升温加热回流;最后将反应液过滤、洗涤、干燥、焙烧,即得负载型的钒磷氧(VPO)催化剂。
8.如权利要求5或7所述的一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于:所述醇溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、苯甲醇、苯乙醇中的一种或者多种。
9.如权利要求5或7所述的一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于:升温回流的温度为100~160℃;焙烧温度为350~600℃;V2O5占醇溶剂质量的0.5%~30%,磷酸与V2O5的质量比为(0.5~2):1。
10.如权利要求1所述的一种α-羟基羧酸酯选择性氧化制备α-氧代羧酸酯的方法,其特征在于钒磷氧(VPO)催化剂在反应结束后进行再活化:反应后,过滤取出催化剂,进行干燥、焙烧,即得活化后的钒磷氧(VPO)催化剂。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0355075A2 (fr) * 1988-08-16 1990-02-21 Rhone-Poulenc Chimie Procédé de préparation d'acides carboxyliques aliphatiques
WO1994014747A1 (en) * 1992-12-23 1994-07-07 Dsm N.V. Method for the preparation of an aldehyde
EP0760358A1 (en) * 1995-08-24 1997-03-05 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method of manufacturing alpha-oxocarboxylate and catalyst adopted in the method
CN103949277A (zh) * 2014-05-21 2014-07-30 厦门大学 正丁烷选择氧化的负载型焦磷酸氧钒催化剂及其制备方法
CN104981462A (zh) * 2013-02-08 2015-10-14 罗地亚经营管理公司 通过介观结构的vpo催化剂氧化醇化合物
CN106111173A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 厦门市净屋环保科技有限公司 一种用于由乳酸酯制备丙酮酸酯的催化剂及制备丙酮酸酯的方法
CN108325545A (zh) * 2018-02-09 2018-07-27 中国科学院过程工程研究所 一种磷酸氧钒催化剂、其制备方法及用途

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0355075A2 (fr) * 1988-08-16 1990-02-21 Rhone-Poulenc Chimie Procédé de préparation d'acides carboxyliques aliphatiques
WO1994014747A1 (en) * 1992-12-23 1994-07-07 Dsm N.V. Method for the preparation of an aldehyde
EP0760358A1 (en) * 1995-08-24 1997-03-05 Nippon Shokubai Co., Ltd. Method of manufacturing alpha-oxocarboxylate and catalyst adopted in the method
CN104981462A (zh) * 2013-02-08 2015-10-14 罗地亚经营管理公司 通过介观结构的vpo催化剂氧化醇化合物
CN103949277A (zh) * 2014-05-21 2014-07-30 厦门大学 正丁烷选择氧化的负载型焦磷酸氧钒催化剂及其制备方法
CN106111173A (zh) * 2016-06-28 2016-11-16 厦门市净屋环保科技有限公司 一种用于由乳酸酯制备丙酮酸酯的催化剂及制备丙酮酸酯的方法
CN108325545A (zh) * 2018-02-09 2018-07-27 中国科学院过程工程研究所 一种磷酸氧钒催化剂、其制备方法及用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WEI ZHANG ET AL.: "Self-Exfoliated Synthesis of Transition Metal Phosphate Nanolayers for Selective Aerobic Oxidation of Ethyl Lactate to Ethyl Pyruvate", 《ACS CATAL》 *
梅新林 等: "VPO/TiO2催化乳酸乙酯绿色合成丙酮酸乙酯", 《精细化工》 *

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