[发明专利]一种铜基类水滑石催化合成3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯二醌方法

说明书

本发明公开了一种利用铜基类水滑石催化合成3,3’,5,5’‑四甲基‑4,4’‑联苯二醌的方法：在碱性乳化液条件下将反应原料2,6‑二甲基苯酚与铜基水滑石催化剂混合均匀滴加双氧水进行反应，反应结束后冷却降温，水洗过滤，真空干燥滤饼，溶解滤饼，过滤分离催化剂，滤液旋蒸回收溶剂，旋蒸剩余固体物干燥10‑12h即3,3',5,5'‑四甲基‑4,4'‑联苯二醌产物，本发明公开的铜基类水滑石催化制备3,3’,5,5’‑四甲基‑4,4’‑联苯二醌的方法反应条件温和、操作简单、催化剂易分离回收重复使用，可避免生成副产物，产品收率高，纯度高，适合工业规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法和应用，具体涉及一种铜基类水滑石催化合成3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯二醌方法，属于催化剂领域。

背景技术

联苯醌类化合物因其电子接受能力好、电子迁移率高，两端的氧原子使整个分子形成单双建交替的共轭环状结构，是一种优良的电子传输材料。3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯醌作为联苯醌化合物中的一种，是原料2,6-二甲基苯酚氧化偶联反应的C-C偶合产物，有着较高的实用价值，是一种重要的活性中间体，应用颇广。除了最典型的应用于电子传输材料以外，3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯醌还可作为芳基环氧树脂的构建单元，可以掺杂聚合物，以及聚(2,6-二甲基苯醚)再分配反应引发剂等。并且本发明合成的3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯二醌进一步还原可得到3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯二酚，是一种有大量的工业应用的重要单体，可用来制备复合材料和工程塑料等。现有合成3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯二醌的催化体系仍然有明显缺陷，包括低活性，需要在高温下操作或低重复使用性。催化剂以金属盐或金属配合物为主，C-C偶联选择性的控制很困难，产品收率不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种铜基类水滑石及其制备方法、催化合成3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯二醌方法，铜基类水滑石作为催化剂或催化剂载体，广泛应用于催化领域，如烷基化、异构化、羟基化、酯交换、氧化还原反应、缩合反应等，并且还是C-C键形成反应的有效催化剂，制备简单，易于分离。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铜基类水滑石，其中铜离子和金属离子的摩尔比为1-3:1。

金属离子包括Cr³⁺、Al³⁺或Fe³⁺的任一种；

Cu活性组分可高度、均匀分散，能有效保持Cu活性组分、催化寿命长，具有片状堆积介孔的类水滑石层状结构，其孔径为2-10nm、孔容0.03-0.10cm³/g、比表面积10-70m²/g；

上述的铜基类水滑石的制备方法包括以下步骤：按上述摩尔比量取浓度为0.4-1.2mol/L的三价金属硝酸盐溶液与浓度为0.4-1.2mol/L的三水硝酸铜溶液并混合配制成溶液A，以浓度为0.8-2mol/L的NaOH溶液为溶液B，在氮气保护下，将溶液A和溶液B同时滴入反应器中搅拌混合并控制pH值在5.5-6.0，滴加完后在22-28℃下继续搅拌30-40min，然后将混合液移至水热釜中，密封升温至90-130℃晶化4-8h后，冷却至室温，离心分离，洗涤，将沉淀物置于70-100℃真空干燥箱中干燥10-14h，研磨，干燥条件下保存备用。

其中，三价金属硝酸盐溶液包括九水硝酸铁溶液、九水硝酸铝溶液或九水硝酸铬溶液的任一种。

严格控制pH值在5.0-6.5，pH调节对水滑石的板层结构和晶体生长十分重要，pH过低会造成二价或三价金属离子都不能沉淀，pH过高则会导致部分沉淀过后的金属氢氧化物重新溶解。

本发明还提供了一种上述的铜基类水滑石催化合成3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯二醌的方法，包括以下步骤：