新型催化剂可直接制备酚类化合物

传统酚类化合物的工业化生产往往具有高能耗、高污染的特点，但仍存在过度氧化、收率低、副产物多等问题。目前，这些酚类化合物有望使用清洁的氧源如过氧化氢通过环境友好的苯羟基化反应一步制备，而不是像传统方法那样需要复杂的多步反应，具有高能耗、高污染和低收率(传统方法的收率仅为5%)。这是南京工业大学材料与化学工程国家重点实验室教授、化学工程学院教授王军、副教授周瑜、新加坡国立大学教授颜宁在沸石分子筛催化芳烃羟基化反应制备酚类化合物方面的重要成果。相关论文最近发表在《自然通讯》上。

根据周瑜的介绍，苯是一种惰性底物，产物苯酚比底物苯更有活性。在传统方法生产苯酚的过程中，苯酚会继续被氧化，导致一系列严重的副反应和一些不良的副产物。而且，传统催化剂的利用率不高，反应时间往往长达10至几十个小时，难以满足工业催化的需要。王军的研究小组采用创新的方法制备了含钒、硅和氧的沸石分子筛(具有规则的孔和大的接触面积，有利于高效快速反应)催化剂，用于苯和过氧化氢之间的化学反应生成苯酚和其他酚类物质。

这种新催化剂的应用使得过氧化氢能够与苯反应生成苯酚，而不会与更有活性的苯酚发生任何不利的副反应或副产物。相反，过氧化氢仅与苯“定向”反应，一步直接制备苯酚。纯苯酚的收率极高，苯酚的收率和过氧化氢的利用率都高达30%以上，反应过程中只产生水，没有其他废物和其他污染排放。新催化剂不产生五价到四价的*基引发反应，而是在不改变反应中的价态的情况下，通过非*基的快速反应生成苯酚，实现了反应的瞬间发生，反应时间小于30秒，大大提高了苯酚的获取效率。

据报道，该催化剂在芳环羟基化反应中具有极高的效率，有望实现苯酚等酚类化合物的工业规模生产，显示出重要的潜在工业应用前景。该催化剂的创新制备方法也具有广泛的普适性，可进一步构建含铁、铜、锰等元素的沸石分子筛，制备高效的多相催化剂，有望实现其他种类化学品的绿色生产。(周伟的蔡文公主)

《中国科学报》(第八版科创，2018年9月11日)