关于苯甲醛反应的探讨与改进

摘要：苯甲醛是一种在医药、香料、农业化工品等方面有很重要作用的中间体。工业上主要采用甲苯氯化水解法制苯甲醛，但存在苯甲醛收率低、含有微量氯、质量等级低和污染环境等不足。近年来，我国高品质苯甲醛市场需求不断增长，因此，亟待开发高效、“绿色”苯甲醛生产技术。本文主要研究了甲苯氧化法，苯甲醇液相氧化法等苯甲醛的合成方法。最终得出使用绿色高效无污染的可重复利用催化剂，通过苯甲醇的催化氧化的方法，可能会对苯甲醛的制作工艺有所改善。

关键词：苯甲醛;苯甲醇;催化剂

中图分类号：X783 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）11-0-02

Abstract： Benzaldehyde is an intermediate that plays an important role in medicine， spices， agricultural chemicals and so on. In the industry， benzaldehyde is mainly used in the hydrolysis of toluene， but the yield of benzaldehyde is low， contains a trace amount of chlorine， low quality grade and environmental pollution. In recent years， the market demand for high-quality benzaldehyde in China has been increasing. Therefore， it is urgent to develop high-efficiency， “green” benzaldehyde production technology. In this paper， the synthesis method of benzaldehyde such as toluene oxidation method and liquid phase oxidation of benzyl alcohol was studied. Finally， it is concluded that the use of green， highly efficient and non-polluting reusable catalysts， through the catalytic oxidation of benzyl alcohol， may improve the production process of benzaldehyde.

Key words： Benzaldehyde; Benzyl alcohol; Catalyst

环境污染问题随着中国工业的不断发展逐渐浮现在大家眼前，而与此同时全球的科学家都在致力于寻找解决环境问题的方法。比起通过末端管道（EOP）处理相比，源头还原（RAS）方法试图通过使用绿色原料，非均相催化剂和水溶液代替有机溶剂来减少来源的污染。我们可以发现，通过源头还原方法要更为经济，而世界上有许多团体都已经在这项研究上花费几十年。

苯甲醛是用途非常广泛的化学半成品，对医药、香料以及农业化有着很大的运用价值[1]。在工业的应用主要使用水解法，但此种方法制作出的苯甲醛质量低下、收率低且含有少量的氟，同时还会伴有严重的环境污染。伴随着国内市场对苯甲醛的质量要求的提升以及需求的增加，生产品质高且绿色环保的苯甲醛已经成为目前市场的发展趋势，生产苯甲醛的企业技术目前来看还有待加强，目前，最有效且对环境污染最少的制作技术是双氧水液相氧化苯甲醛。研究出一种反应活性高、反应条件温和、重复使用性好的催化剂，将会有重要的工业前景。

1 苯甲醛的性质

苯甲醛是经由用-CHO代替苯的醛而产生的有机化合物。行业内所使用的芳香醛大部分都是苯甲醛。在常温下表现为无色的液体，含有淡淡的杏仁香气，其化学分子表达式是C7H6O，分子量：106.12，无色液体，沸对密度1.0440，折光率1.5440～1.5460。

苯甲醛的化学性质与脂肪醛的化学性质相似，但它们也有不一样的地方。苯甲醛不可以还原Ferin试剂，但可以作为试剂还原苯甲醛，作为首要的产物苯甲醇外，还产生一些四代替的邻二醇化合物和（±）-1-苯基-1。拥有山奈钾的情况之下，两分子安息香醛经由被给予氢原子形成安息香。苯甲醛还可以在芳核上进行亲电替代反应，主要产生间位取代的产品，譬如，硝化过程中的产物是C7H5NO3，在空气中经由氧化反应生成白色的苯甲醛，能够和酰胺类物质产生反应，生产医药中间体。

2 苯甲醛的合成方法

C6H5CHO的“绿色”合成催化技术指的是应用环保洁净的催化剂和双氧水（H2O2），氧气或空气氧化剂替代传统的无机氧化剂，在不包涵有机溶剂的情况下选取催化氧化甲苯，所处的反应温和条件，C7H8O所产生等芳香族化合物为C6H5CHO。例如，甲苯氧化法（包括液相氧化和气相氧化）、苯甲醇液相氧化法。此外，C6H5COOH和其他催化加氢方法也是重要的苯甲醛的“绿色”合成催化技术之一。

2.1 苯甲酸加氢还原法

崇明本经由研究察觉了，在石英管（25mm*1.5mm）反应段装入合适量的CeO2催化剂，C6H5COOH气化后跟着氢气进入反应段，在固定的温度下反应、氢酸物质的质量比、气时空速及常压下进行性能测试后发现，致使催化剂活性下降的原因为：催化剂表面积炭十分的快速;反应活性位的部分CeO2晶相发生损毁;CeO2微晶集成和晶胞扩张，致使总表面积/比表面积的削减。

2.2 苯甲酸甲酯加氫还原法

芳族酯如苯甲酸甲酯可以催化氢化以产生苯甲醛，此措施能够对C8H6O4制作流程中整体应用于苯甲酸尼泊金酯。C6H5COOH的催化剂处于固定床反应器经由氢化形成C7H8O。该流程成功因素是由于选取了正确的催化剂，经由此研发出来催化剂有ZrO2体系、Cu-Cr加氢法帮助苯甲醛加快冷却效率，拥有质量高、产品干净环保、环境污染小、制作程序简单等优点，但因为此种方法生产成本高、材料价格较高，不适用一般的C8H6O4制作法子结合使用，且在商业竞争中的使用价值不高。

2.3 甲苯氧化法

甲苯氧化有液相法和气相法两种方法。甲苯气相氧化是在高温固体催化剂作用下，甲苯蒸气充分暴露于空气（氧气）中，将甲苯部分氧化为苯甲醛的方法。甲苯汽油的氧化成为苯甲醛的大多数的反应控制。在350～550，高空速度，低转化条件。研究所表明，当甲苯转化率控制在10%～40%之间时，苯甲醛选择性可达20%～80%，选择合适的催化剂是在气态中氧化甲苯的关键。现今，甲苯气相氧化成C6H5CHO的触媒大致分为以下类型：钒基触媒、铝基触媒（添加钌、铁、钌、磷等）、铁钌氧化物触媒、分子筛触媒等。甲苯气体氧化法生产工艺简洁、自动化方便、原材料低廉易获取，但也有一些坏处，如产品数目庞大。

2.4 苯甲醇液相氧化法

氧化剂如过氧化氢或分子氧用于将C7H8O液相选择性氧化成C7H8O。该工艺流程简易、绿色，是实现高产C7H8O的首要方式之一。许多科学家研究了催化剂和氧化剂催化氧化C7H8O。在气相反应的情况下，最严重的问题是控制产品的选择性，而二氧化碳氧化物的生产过程则造成严重的碳量损耗，所以，最好是选取C7H8O的液相氧化。双氧水是一种清洁、环保的有机物，在有机反应中得到了广泛的应用（H2O和O2是其产品）。C7H8O的液相氧化是一个复杂的反应，它不仅能够平行制作C6H5CHO或C7H8，并且C7H8O能够加强氧化形成C6H5COOH。由于苯甲酸和苯甲醇的反应，苯甲酸和苯甲醇形成苯甲酸，开发无害环境、高效的苯甲醛是苯甲醛生产触媒的关键。目前，已开发出各种液相氧化C7H8O是C7H8O催化剂，主要类型为：负载型金属有机络化催化剂;负载型贵金属触媒;离子液体触媒系統;混合酸及其负载型触媒;非医用氧化物触媒。

3 方案分析

我国无氯苯甲醛生产行业起步较晚且生产工艺落后，生产出来的苯甲醛杂质多、质量差。

苯甲醇氧化生成苯甲醛工艺反应成本低、操作简单，且研究发现用绿色氧化剂双氧水和氧气替代传统氧化剂二氧化锰，高锰酸钾等参与反应同样具备良好的效果且绿色环保，原子利用率高，反应简单，容易大规模工业化使用。重点在于如何制备一种反应活性高、反应条件温和、重复使用性好的催化剂。查阅资料发现，已经有不少研究室研究了一些类水滑石催化剂与多金属催化剂，符合需要催化剂的一些特点，需要制备的催化剂可以从这两方面着手。

4 结论

从长远角度考虑，采用绿色化工催化剂是实现生产零污染的一个必然趋势。若用苯甲醇和双氧水或氧气在催化剂的催化下氧化合成苯甲醛，克服现有苯甲醛生产工艺的一些缺点，反应简单易行，不存在爆炸的危险，不会有很多难以分离的副产物生成，反应条件温和，无污染，效率高，在大规模的工业生产中可以降低成本，有利于迎合环境保护的时代主题，而且若催化剂可以重复使用，还能节省成本，生成物不会污染环境，可以增加苯甲醛的收率，对今后苯甲醛生产工艺有一定的参考意义。

参考文献

[1]祁敏.CuFe基负载型催化剂上苯甲醇双氧水氧化制苯甲醛研究[J].中国优秀硕士学位论文全文数据库，2011，68（4）：1282-1285.

[2]孙占松.国内苯甲醇生产及应用分析[J].精细与专用化学品，2012，20（12）：12-14.

[3]陈广流，袁亚辉，陈晓冬，等.苯甲醇制苯甲醛的研究进展[J].化工中间体，2015，11（12）：127-133.

收稿日期：2019-08-23

作者简介：汪子涛（1997-），男，汉族，本科，研究方向为环境工程，电力环保。