[发明专利]利用金属氧化的电化学氢氧化物系统和方法

权利要求书

1.一种在水性介质中生成卤代烃或磺基烃的方法，其包括：

使阳极与阳极电解质接触，其中所述阳极电解质包含在水性介质中的金属离子和碱金属离子，所述水性介质包含超过5wt％水；

在所述阳极处将所述金属离子从较低氧化态氧化为较高氧化态；

使阴极与阴极电解质接触，其中所述阴极是气体扩散阴极；以及

使不饱和烃或饱和烃与包含所述处于较高氧化态的金属离子以及碱金属离子的所述阳极电解质在水性介质中反应以生成卤代烃或磺基烃，其中所述水性介质包含超过5wt％的水。

2.如权利要求1所述的方法，进一步包括在所述阴极处形成碱或水。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述气体扩散阴极将氧和水还原为氢氧根离子，或使盐酸与氧气反应生成水。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述金属离子选自铁、铬、铜、锡、银、钴、铀、铅、汞、钒、铋、钛、钌、锇、铕、锌、镉、金、镍、钯、铂、铑、铱、锰、锝、铼、钼、钨、铌、钽、锆、铪及其组合。

5.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述金属离子选自铁、铬、铜和锡。

6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述金属离子是铜。

7.如权利要求4所述的方法，其中所述金属离子的较低氧化态是1+、2+、3+、4+或5+。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述金属离子的较高氧化态是2+、3+、4+、5+或6+。

9.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述金属离子是从Cu⁺转化为Cu²⁺的铜，所述金属离子是从Fe²⁺转化为Fe³⁺的铁，所述金属离子是从Sn²⁺转化为Sn⁴⁺的锡，所述金属离子是从Cr²⁺转化为Cr³⁺的铬，所述金属离子是从Pt²⁺转化为Pt⁴⁺的铂，或其组合。

10.如权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括向所述阳极电解质中加入配体，其中所述配体与所述金属离子相互作用。

11.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述不饱和烃或所述饱和烃与包含所述处于较高氧化态的金属离子的所述阳极电解质的反应是使用处于较高氧化态的金属卤化物或金属硫酸盐分别产生所述卤代烃或磺基烃以及处于较低氧化态的金属卤化物或金属硫酸盐的卤化反应或磺化反应。

12.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述不饱和烃是式I化合物，其在卤化或磺化后产生式II化合物：

其中，n为2-10；m为0-5；且q为1-5；

R独立地选自氢、卤素、-COOR’、-OH和-NR’(R”)，其中R’和R”独立地选自氢、烷基和取代的烷基；且

X为选自氯、溴和碘的卤素，-SO₃H，或-OSO₂OH。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述不饱和烃是乙烯，其与包含较高氧化态的金属离子的阳极电解质反应生成二氯乙烯。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述反应进一步生成氯乙醇、三氯乙醛、水合三氯乙醛、或其组合物。

15.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述不饱和烃为乙烯、丙烯或丁烯，其与包含较高氧化态的金属离子的阳极电解质反应分别生成二氯化乙烯、二氯化丙烯或1,4-二氯丁烷。