CN114315653B - 一种光催化合成氧化偶氮苯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机化学技术领域，具体涉及一种光催化合成氧化偶氮苯的方法，包括以1：3‑1000的摩尔比配置硝基苯和醇；将配置的所述硝基苯和所述醇注入反应器中；向所述反应器中通入惰性气体，直至所述惰性气体将所述反应器中的空气全部替换；对所述反应器中的所述硝基苯和所述醇进行搅拌，得到混合液；用紫外光源对所述反应器中所述硝基苯和所述醇进行照射；所述紫外光源照射结束后，向所述反应器中通入含氧气气氛与所述混合液接触，静置，得到氧化偶氮苯，全过程不需要任何催化剂，不需要碱性条件，不需要外加电压，合成条件温和，绿色环保，成本极低，解决了现有的氧化偶氮苯合成方法成本较高，污染环境的问题。

Description

一种光催化合成氧化偶氮苯的方法
技术领域
本发明涉及有机化学技术领域，尤其涉及一种光催化合成氧化偶氮苯的方法。
背景技术
氧化偶氮苯类化合物是重要的精细有机化工原料及合成中间体，工业上主要用于合成染料、指示剂、液晶材料及感光材料等。用于该类化合物合成的常规方法是通过还原芳香硝基化合物来制备。由芳香硝基化合物还原得到氧化偶氮苯类化合物多数使用铊、膦、三氧化二砷、甲醛、汞、镉等有毒难处理的还原剂，以甲醇、液氨、吡啶、四氢呋喃、DMSO等有机溶剂为反应介质，有的还采用低温、惰性气体(如N2,He)保护等苛刻条件，成本较高，污染环境。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光催化合成氧化偶氮苯的方法，旨在解决现有的氧化偶氮苯合成方法成本较高，污染环境的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种光催化合成氧化偶氮苯的方法，包括以下步骤：
以1：3-1000的摩尔比配置硝基苯和醇；
将配置的所述硝基苯和所述醇注入反应器中；
向所述反应器中通入惰性气体，直至所述惰性气体将所述反应器中的空气全部替换；
对所述反应器中的所述硝基苯和所述醇进行搅拌，得到混合液；
用紫外光源对所述反应器中所述硝基苯和所述醇进行照射；
所述紫外光源照射结束后，向所述反应器中通入含氧气气氛与所述混合液接触，静置，得到氧化偶氮苯。
其中，所述紫外光源照射时间为2-4小时。
其中，所述对所述反应器中的所述硝基苯和所述醇进行搅拌，得到混合液的反应温度为55-80℃。
其中，所述静置的反应温度为50-60℃，静置时间为4-6小时。
其中，所述醇选自异丙醇、丙二醇、丙三醇、丁醇、乙醇、乙二醇和甲醇中的一种或多种。
其中，所述紫外光源选自氙灯、高压汞灯、LED灯和太阳光中的一种或多种。
其中，所述惰性气体选自氩气、氮气、氖气、氦气和二氧化碳中的一种或多种。
其中，所述含氧气气氛选自空气、氧气和氧气与氮气的混合气体中的任意一种。
本发明的一种光催化合成氧化偶氮苯的方法，通过以1：3-1000的摩尔比配置硝基苯和醇；将配置的所述硝基苯和所述醇注入反应器中；向所述反应器中通入惰性气体，直至所述惰性气体将所述反应器中的空气全部替换；对所述反应器中的所述硝基苯和所述醇进行搅拌，得到混合液；用紫外光源对所述反应器中所述硝基苯和所述醇进行照射；所述紫外光源照射结束后，向所述反应器中通入含氧气气氛与所述混合液接触，静置，得到氧化偶氮苯，全过程不需要任何催化剂，不需要碱性条件，不需要外加电压，合成条件温和，绿色环保，成本极低，氧化偶氮苯选择性高，产率83％，解决了现有的氧化偶氮苯合成方法成本较高，污染环境的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种光催化合成氧化偶氮苯的方法的流程图。
图2是本发明第一实施例和第二实施例反应前后液相色谱对比图。
图3是氧化偶氮苯的质谱图。
图4是氧化偶氮苯结构式。
图5是氧化偶氮苯化学反应式。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1至图5，本发明提供一种光催化合成氧化偶氮苯的方法，包括以下步骤：
S1以1：3-1000的摩尔比配置硝基苯和醇；
具体的，所述醇选自异丙醇、丙二醇、丙三醇、丁醇、乙醇、乙二醇和甲醇中的一种或多种，以及它们任意比例的组合物或与水制成的溶液。
S2将配置的所述硝基苯和所述醇注入反应器中；
S3向所述反应器中通入惰性气体，直至所述惰性气体将所述反应器中的空气全部替换；
具体的，所述惰性气体选自氩气、氮气、氖气、氦气和二氧化碳中的一种或多种，以及它们以任意比例的混合气。
S4对所述反应器中的所述硝基苯和所述醇进行搅拌，得到混合液；
具体的，反应温度为55-80℃，不需要额外的加热源。
S5用紫外光源对所述反应器中所述硝基苯和所述醇进行照射；
具体的，所述紫外光源选自氙灯、高压汞灯、LED灯和太阳光中的一种或多种。所述紫外光源照射时间为2-4小时。当增加所述紫外光源的光照强度，反应时间可减少；当增加所述硝基苯和所述醇的量，所述紫外光源的光照时间也需适当增加，光照条件下的任意反应时长都应视为本发明的保护范围。
S6所述紫外光源照射结束后，向所述反应器中通入含氧气气氛与所述混合液接触，静置，得到氧化偶氮苯。
具体的，光照反应后，反应物料(硝基苯和所述醇)与含氧气氛接触，但并非长时间暴露在含氧气氛中；与含氧气气氛接触后仅需静置，无需加热或机械搅拌，所述含氧气气氛选自空气、氧气和氧气与氮气的混合气体中的任意一种。所述静置的反应温度为50-60℃，静置时间为4-6小时。当消耗额外动力搅拌时，静置时间可以减少；当温度降低为室温，则需延长静置时间；温度过高会降低氧化偶氮苯选择性。
所述氧化偶氮苯化学式为C12H10ON2，所述氧化偶氮苯的结构式参阅图4，所述氧化偶氮苯的化学反应式参阅图5。
实施例一：
量取10uL所述硝基苯、25mL所述异丙醇-水溶液(体积浓度60％)于带塞所述反应器中，通入Ar5min，置换所述反应器中的空气，用300W的所述氙灯光源照射，搅拌3h，反应温度66℃，光照结束后，鼓入空气，60℃静置5h，即可制得所述氧化偶氮苯，所述硝基苯转化率98.0％，所述氧化偶氮苯收率为82.7％。
实施例二：
量取10uL所述硝基苯、25mL所述异丙醇-水溶液(体积浓度60％)于带塞所述反应器中，通入Ar5min，置换所述反应器中的空气，用300W的所述氙灯光源照射，搅拌2h，反应温度58℃，光照结束后打开所述反应器塞子，让空气进入所述反应器后再塞紧塞子，室温静置14d，即可制得所述氧化偶氮苯，所述硝基苯转化率93.5％，所述氧化偶氮苯收率为86.8％。
实施例三：
量取10uL所述硝基苯、25mL所述异丙醇-水溶液(体积浓度60％)于带塞所述反应器中，通入Ar5min，置换所述反应器中的空气，用300W的所述氙灯光源照射，搅拌2h，反应温度40℃，光照结束后打开所述反应器塞子，让空气进入所述反应器后再塞紧塞子，60℃静置6h，即可制得所述氧化偶氮苯，所述硝基苯转化率79.8％，所述氧化偶氮苯收率为66.1％。
实施例四：
量取10uL所述硝基苯、2mL所述异丙醇于具塞试管中，通入N25min，置换所述反应器中的空气，用300W的所述氙灯光源照射，搅拌4h，反应温度80℃，光照结束后打开所述反应器塞子，让空气进入所述反应器后再塞紧塞子，室温静置14d，即可制得所述氧化偶氮苯，所述硝基苯转化率93.5％，所述氧化偶氮苯收率为89.1％。
实施例五：
量取10uL所述硝基苯、25mL所述异丙醇-水溶液(体积浓度60％)于带塞所述反应器中，通入Ar5min，置换所述反应器中的空气，用300W的所述氙灯光源照射，搅拌2h，反应温度66℃，光照结束后鼓入空气，再塞紧塞子，室温静置20h，即可制得所述氧化偶氮苯，所述硝基苯转化率98.6％，所述氧化偶氮苯收率40.5％。
实施例六：
量取所述硝基苯10uL、25mL甲醇-水溶液(体积浓度60％)于具塞试管中，通入N25min，置换所述反应器中的空气，用300W的所述氙灯光源照射，搅拌2h，反应温度58℃，光照结束后打开所述反应器塞子，让空气进入所述反应器后再塞紧塞子，鼓入空气，60℃静置6h，即可制得所述氧化偶氮苯，所述硝基苯转化率33.6％，所述氧化偶氮苯收率为19.9％。
以上所揭露的仅为本发明一种光催化合成氧化偶氮苯的方法较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种光催化合成氧化偶氮苯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
以1：3-1000的摩尔比配置硝基苯和醇；
将配置的所述硝基苯和所述醇注入反应器中；
向所述反应器中通入惰性气体，直至所述惰性气体将所述反应器中的空气全部替换；
对所述反应器中的所述硝基苯和所述醇进行搅拌，得到混合液；
其中，混合液的反应温度为55-80℃；
用紫外光源对所述反应器中所述硝基苯和所述醇进行照射；
所述紫外光源照射结束后，向所述反应器中通入含氧气气氛与所述混合液接触，静置，得到氧化偶氮苯；
所述醇选自异丙醇和甲醇中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的光催化合成氧化偶氮苯的方法，其特征在于，
所述紫外光源照射时间为2-4小时。
3.如权利要求1所述的光催化合成氧化偶氮苯的方法，其特征在于，
所述静置的反应温度为50-60℃，静置时间为4-6小时。
4.如权利要求1所述的光催化合成氧化偶氮苯的方法，其特征在于，
所述紫外光源选自氙灯、高压汞灯、LED灯和太阳光中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的光催化合成氧化偶氮苯的方法，其特征在于，
所述惰性气体选自氩气、氮气、氖气、氦气和二氧化碳中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的光催化合成氧化偶氮苯的方法，其特征在于，
所述含氧气气氛选自空气、氧气和氧气与氮气的混合气体中的任意一种。
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