中化新網(wǎng)訊 酚類化合物，如苯酚和甲酚等，是一類用途廣泛、用量巨大的化學品，可以用于制備殺蟲劑、農(nóng)藥、塑料、染料、藥物、聚合物等等。但這些酚類化合物的工業(yè)生產(chǎn)，卻往往是高能耗和高污染的過程，而且生產(chǎn)中還存在過度氧化以及收率低、副產(chǎn)物多等問題。然而，現(xiàn)在這些酚類化合物可望采用雙氧水等清潔氧源，通過環(huán)境友好的苯羥基化反應一步制備，而不像傳統(tǒng)方法需要繁瑣的多個反應步驟、能耗大、高污染、收率低(傳統(tǒng)方法收率只有5%)。這是南京工業(yè)大學材料化學工程國家重點實驗室和化工學院王軍教授、周瑜副教授和新加坡國立大學顏寧教授合作，在沸石分子篩催化的芳烴羥基化制備酚類化合物的反應中取得的重要成果，相關(guān)論文近日刊登于《自然通訊》。

據(jù)周瑜副教授介紹，苯是惰性底物，而產(chǎn)物苯酚比底物苯更活潑，以往傳統(tǒng)方法制備苯酚時，在產(chǎn)生苯酚的過程中，還會繼續(xù)對苯酚氧化，從而發(fā)生一系列嚴重副反應(并產(chǎn)生一些不良副產(chǎn)物)，并且使用傳統(tǒng)催化劑的利用率不高，反應時間往往長達十至數(shù)十個小時，難以滿足工業(yè)催化的需求。王軍教授課題組采用創(chuàng)新方法，制備一種含釩、硅、氧三種元素的沸石分子篩(有規(guī)整的孔洞，接觸面積大，有利于高效快速地反應)催化劑，用于苯與雙氧水發(fā)生的化學反應中，生成苯酚等酚類物質(zhì)(即苯的羥基化反應)。

這一新型催化劑的應用，使得雙氧水與苯反應產(chǎn)生苯酚時，不會再與比較活潑的苯酚發(fā)生不良副反應、產(chǎn)生不良副產(chǎn)物，而是讓雙氧水“定向”只與苯發(fā)生反應，直接一步制備出苯酚來，獲得純的苯酚的收率極高[苯酚收率和雙氧水利用率均高達30%以上，時空收率10-5 mol/cc.s遠大于工業(yè)Weiss窗口(10-6 mol/cc.s的十倍以上];且反應過程中只產(chǎn)生水，而沒有其他廢棄物及其他污染排放，綠色環(huán)保;而且這種新型催化劑，并非由五價變?yōu)樗膬r產(chǎn)生自由基(因而產(chǎn)生的副反應就多)而引發(fā)反應，而是在反應中不需變價，經(jīng)歷一個非自由基的快速反應生成酚類，從而實現(xiàn)了該反應的瞬間發(fā)生，反應幾乎在瞬間完成(反應時間<30 s)，極大地提高了獲得苯酚的效率。

能源和環(huán)境的迫切壓力，要求發(fā)展綠色化學過程，在工業(yè)生產(chǎn)過程中迫切需要使用高選擇性、高原子利用率的新催化工藝，而這一發(fā)展，主要依賴于新催化材料的研制與開發(fā)。王軍課題組研發(fā)的這種高活性的催化劑，在芳環(huán)羥基化反應中具有極高效率，有望實現(xiàn)苯酚等酚類化合物的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，顯示出重要的潛在工業(yè)應用前景。

這種催化劑的創(chuàng)新制備方法，還具有廣泛的普適性，能夠進一步構(gòu)筑出含有不同金屬(如含鐵、銅、錳等元素)的沸石分子篩，制備出高效的多相催化劑，有希望實現(xiàn)其它種類化學品的綠色生產(chǎn)過程。

來源：中化新網(wǎng)