CN112851478A - 一种气氛煅烧调控溴苯乙酮选择性还原的方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气氛煅烧调控溴苯乙酮选择性还原的方法和应用，所述方法包括：将二氧化钛在惰性气体气氛下，于450℃煅烧进行改性，然后以改性后的二氧化钛作为催化剂，光催化溴苯乙酮的选择性还原。本发明将二氧化钛于450℃下煅烧改性，根据煅烧时间的不同，得到不同氧空位浓度的二氧化钛样品，并用改性后的二氧化钛光催化溴苯乙酮的还原。通过调节煅烧时间的长短，可调控溴苯乙酮还原的选择性，进而得到了溴苯基乙醇或苯乙酮与溴苯基乙醇的混合物。并且Br在苯环上的取代位置发生变化时，该规律仍然存在。采用该方法可人为调控溴苯乙酮的还原反应，以获得重要的有机合成中间体苯乙酮或溴苯基乙醇，且制备方法简单快速，适合大规模广泛应用。
Description
技术领域
本发明属于溴苯乙酮还原的技术领域，具体涉及一种气氛煅烧调控溴苯乙酮选择性还原的方法和应用。
背景技术
溴苯乙酮是重要的有机合成原料，广泛应用于香料、医药、农药、染料、有机光电等领域。溴苯乙酮根据反应条件的差异，会进行选择性还原反应，从而生成重要的有机合成中间体苯乙酮或溴苯基乙醇，如苯乙酮可用于制造香皂和纸烟，也用作有机化学合成的中间体，纤维树脂等的溶剂和塑料的增塑剂，还可用于调配樱桃、见过、番茄、草莓、杏等食用香精或烟用香精中。
二氧化钛为白色固体或粉末状的两性氧化物，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是现今世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、化妆品等工业。二氧化钛属于一种n型半导体材料，它的禁带宽度为3.2ev(锐钛矿)，当它受到波长小于或等于387.5nm的光(紫外光)照射时，价带的电子就会获得光子的能量而越前至导带形成光生电子(e-)，而价带中则相应地形成光生空穴(h+)。二氧化钛具有极强的氧化还原能力，是常用的光催化剂，可将其用于溴苯乙酮的还原。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种气氛煅烧调控溴苯乙酮选择性还原的方法和应用，将二氧化钛于高温下煅烧进行表面改性，根据煅烧时间的不同，得到表面缺陷浓度不同的二氧化钛样品，然后以改性后的二氧化钛光催化溴苯乙酮还原，通过调节煅烧时间的长短可调控溴苯乙酮还原的选择性，以得到纯的溴苯基乙醇或者溴苯基乙醇和苯乙酮的混合物。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种气氛调控二氧化钛催化溴苯乙酮选择性还原的方法，所述方法包括：将二氧化钛在惰性气体气氛下，于450℃煅烧进行改性，然后以改性后的二氧化钛作为催化剂，光催化溴苯乙酮的选择性还原。
进一步的，所述煅烧的时间为0～12小时。
进一步的，当煅烧时间为0h时，所述溴苯乙酮的还原产物全部为C＝O键还原产物；随着煅烧时间的延长，所述溴苯乙酮的还原产物中的C-Br键还原产物增多，为C＝O键还原产物和C-Br键还原产物的混合物。
进一步的，所述惰性气体为氢氩混合气。
进一步的，所述方法为：将二氧化钛在惰性气体气氛下，于450℃煅烧进行改性得到改性二氧化钛，用甲醇溶解溴苯乙酮和所述改性二氧化钛，然后加入氢氧化钠醇溶液，在25℃和惰性气体气氛下，利用所述改性二氧化钛光催化溴苯乙酮的选择性还原。
本发明还提供了采用上述方法在制备溴苯基乙醇中的应用。
本发明还提供了采用上述方法在制备溴苯基乙醇和苯乙酮混合物中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将二氧化钛于450℃高温下煅烧进行改性，根据煅烧时间的不同，得到表面缺陷浓度不同，即不同氧空位浓度的二氧化钛样品，并用改性后的二氧化钛光催化溴苯乙酮的还原。通过调节煅烧时间的长短，可调控溴苯乙酮还原的选择性，进而得到了C＝O键还原产物溴苯基乙醇或C-Br键还原产物苯乙酮与溴苯基乙醇的混合物，进一步的，通过分离纯化可将苯乙酮与溴苯基乙醇分离，分别得到溴苯基乙醇和苯乙酮。并且Br在苯环上的取代位置发生变化时，该规律仍然存在。采用该方法可人为调控溴苯乙酮的还原反应，以获得重要的有机合成中间体苯乙酮或溴苯基乙醇，且制备方法简单快速，适合大规模广泛应用。
附图说明
图1为本发明实施例1中在氢氩混合气气氛下煅烧时间的不同，改性的二氧化钛光催化还原4-溴苯乙酮的产物分布；其中横坐标为反应时间(min)，A-H2-12H表示二氧化钛在氢氩混合气中煅烧12h，A-H2-4H表示二氧化钛在氢氩混合气中煅烧4h，A-H2-2H表示二氧化钛在氢氩混合气中煅烧2h；A表示二氧化钛不经高温煅烧；最下方的图表示光催化4-溴苯乙酮还原前。
具体实施方式
下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中所采用的仪器设备和材料试剂的来源为：
锐钛矿型二氧化钛、4-溴苯乙酮、2-溴苯乙酮、3-溴苯乙酮、甲醇、氢氧化钠均购于国药集团化学试剂有限公司；
循环恒温水浴锅，来源于北京长流科学仪器有限公司；
氙灯，来源于Beijing Aulight Technology Co.,Ltd.；
高效液相色谱仪器，来源于Thermo。
实施例1
本实施例以4-溴苯乙酮为例，提供了一种气氛煅烧调控二氧化钛光催化溴苯乙酮选择性还原的方法，具体为：
分别称取锐钛矿型二氧化钛，并在管式炉中，在5％的氢氩混合气(其中含5％H2和95％Ar)气氛下450℃煅烧，通过控制煅烧时间制备得到了不同氧空位浓度的二氧化钛样品，分别煅烧0h、2h、4h和12h得到了A、A-H2-2H、A-H2-4H和A-H2-12H样品，煅烧过程中的升温降温速率均为5℃min-1。
分别称取上述A、A-H2-2H、A-H2-4H和A-H2-12H样品，溶解至甲醇中至浓度为1g/L，然后加入2-溴苯乙酮至其浓度为0.1mM，然后加入氢氧化钠醇溶液0.5mM，装入双层玻璃瓶反应器中，用氩气吹扫20min后密封；
接着用循环水浴控温在25℃并持续搅拌，用300W氙灯滤掉360nm以下的光光照，利用改性后的二氧化钛样品光催化4-溴苯乙酮的还原反应，反应时间为30min，利用高效液相色谱仪实时检测反应液中的反应物和产物的浓度变化，结果如图1所示。
其中横坐标为反应时间(min)，A-H2-12H表示二氧化钛在氢氩混合气中煅烧12h，A-H2-4H表示二氧化钛在氢氩混合气中煅烧4h，A-H2-2H表示二氧化钛在氢氩混合气中煅烧2h，A表示煅烧0h即二氧化钛不经高温煅烧；最下方的图表示光催化4-溴苯乙酮还原前。
结果显示，当二氧化钛不经高温煅烧直接光催化4-溴苯乙酮还原反应时，反应产物仅为C＝O键还原产物，即产物只有1-(4-溴苯基)乙醇。而经过高温煅烧后，且随着煅烧时间的延长，二氧化钛的氧空位浓度增大，4-溴苯乙酮还原反应的产物中开始出现C-Br键还原产物并逐渐增多，即产物为1-(4-溴苯基)乙醇和苯乙酮的混合物。进一步可通过常规分离方法将1-(4-溴苯基)乙醇和苯乙酮分离，分别得到1-(4-溴苯基)乙醇和苯乙酮。即通过本发明所述的方法，可实现双官能团分子溴苯乙酮的选择性还原，从而得到不同的反应产物。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例将4-溴苯乙酮更换为2-溴苯乙酮或者3-溴苯乙酮。
结果与实施例1相同，原料为2-溴苯乙酮时，当煅烧时间为0h时，还原产物全部为1-(2-溴苯基)乙醇，随着煅烧时间的增加，产物中苯乙酮的浓度逐渐增多，产物为1-(2-溴苯基)乙醇和苯乙酮的混合物；3-溴苯乙酮同理。本实施例主要用于验证Br在苯环上的取代位置发生变化时，溴苯乙酮的还原选择性与气氛煅烧时间的变化规律与实施例1相同，即Br在苯环上的取代位置对于溴苯乙酮的选择性还原没有影响。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种气氛煅烧调控二氧化钛催化溴苯乙酮选择性还原的方法，其特征在于，所述方法包括：将二氧化钛在惰性气体气氛下，于450℃煅烧进行改性，然后以改性后的二氧化钛作为催化剂，光催化溴苯乙酮的选择性还原。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧的时间为0～12小时。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当煅烧时间为0h时，所述溴苯乙酮的还原产物全部为C＝O键还原产物；随着煅烧时间的延长，所述溴苯乙酮的还原产物中的C-Br键还原产物增多，为C＝O键还原产物和C-Br键还原产物的混合物。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述惰性气体为氢氩混合气。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法为：将二氧化钛在惰性气体气氛下，于450℃煅烧进行改性得到改性二氧化钛，用甲醇溶解溴苯乙酮和所述改性二氧化钛，然后加入氢氧化钠醇溶液，在25℃和惰性气体气氛下，利用所述改性二氧化钛光催化溴苯乙酮的选择性还原。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法在制备溴苯基乙醇中的应用。
7.如权利要求1-5任一项所述的方法在制备溴苯基乙醇和苯乙酮混合物中的应用。
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|---|---|---|---|
| CN202011636969.XA CN112851478A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种气氛煅烧调控溴苯乙酮选择性还原的方法和应用 |
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| CN112851478A true CN112851478A (zh) | 2021-05-28 |
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| CN202011636969.XA Pending CN112851478A (zh) | 2020-12-31 | 2020-12-31 | 一种气氛煅烧调控溴苯乙酮选择性还原的方法和应用 |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110467517A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-19 | 青岛科技大学 | 一种苯乙酮加氢制备α-苯乙醇的方法及催化剂 |
| CN110963886A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-04-07 | 苏州大学 | 一种光催化芳香醛转化制备芳香醇的方法 |
-
2020
- 2020-12-31 CN CN202011636969.XA patent/CN112851478A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110467517A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-19 | 青岛科技大学 | 一种苯乙酮加氢制备α-苯乙醇的方法及催化剂 |
| CN110963886A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-04-07 | 苏州大学 | 一种光催化芳香醛转化制备芳香醇的方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| WANG, YUANYUAN ET AL.: "Catalytic hydrodehalogenation over supported gold: Electron transfer versus hydride transfer", 《APPLIED CATALYSIS, B: ENVIRONMENTAL》 * |
| 裴润: "《二氧化钛的生产》", 31 October 1958 * |
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