[发明专利]一种甲苯氧化的方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种甲苯氧化的方法，更进一步说是关于一种以臭氧为氧化剂氧化甲苯的方法。

背景技术

苯甲醛是一种重要的化工原料，为苯的氢被醛基取代后形成的有机化合物。苯甲醛为最简单的，同时也是工业上最常为使用的芳醛。在室温下其为无色液体，具有特殊的杏仁气味，曾称苦杏仁油。苯甲醛广泛存在于植物界，特别是在蔷薇科植物中，例如苦杏仁中的苦杏仁苷。苯甲醛天然存在于苦杏仁油、藿香油、风信子油、依兰依兰油等精油中。苯甲醛同时也是医药、染料、香料和树脂工业的重要原料，主要用于制造月桂醛、月桂酸、品绿等，还可用作溶剂、增塑剂和低温润滑剂等。在香精业中主要用于调配食用香精，少量用于日化香精和烟用香精中。苯甲醛在工业中主要由甲苯在催化剂(五氧化二钒、三氧化钨或三氧化钼)作用下以空气或氧进行气相氧化；或者在光照下将甲苯氯化成氯化苄，然后再水解、氧化；也可氯化成二氯甲基苯再水解。工业中也有以苯为原料，在加压和三氯化铝作用下与一氧化碳和氯化氢反应制取。实验室中是用催化还原苯甲酰氯的方法制备苯甲醛。

苯甲酸是羧基直接与苯环碳原子相连接的最简单的芳香酸，又称安息香酸。苯甲酸微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。苯甲酸是弱酸，比脂肪酸强。苯甲酸的苯环上可发生亲电取代反应，主要得到间位取代产物。苯甲酸以游离酸、酯或其衍生物的形式广泛存在于自然界中，如在安息香胶内以游离酸和苄酯的形式存在；在一些植物的叶和茎皮中以游离的形式存在；在香精油中以甲酯或苄酯的形式存在；在马尿中以其衍生物马尿酸的形式存在。最初苯甲酸是由安息香胶干馏或碱水水解制得，也可由马尿酸水解制得。工业上苯甲酸是在钴、锰等催化剂存在下用空气氧化甲苯制得；或由邻苯二甲酸酐水解脱羧制得。苯甲酸及其钠盐可用作乳胶、牙膏、果酱或其他食品的抑菌剂，也可作染色和印色的媒染剂。

因此，能够针对现有工艺的不足，研究出一种对环境友好而又工艺简单的同时制备苯甲醛和苯甲酸的新工艺具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，成本低廉、同时制备苯甲醛和苯甲酸的甲苯氧化方法。

为了克服现有技术甲苯氧化方法存在的上述问题，本发明的发明人进行了深入的研究，发现：采用臭氧作为氧化剂来氧化甲苯，一方面能够克服现有技术存在的操作条件苛刻、设备腐蚀严重且污染环境的缺陷，并且还能够获得令人满意的苯甲醛和苯甲酸的选择性，由此完成了本发明。

因此，本发明提供了一种甲苯氧化的方法，该方法包括，在氧化反应条件下，将甲苯与氧化剂接触，其特征在于，所说氧化剂为含有臭氧的气体。

本发明提供的甲苯氧化的方法，以臭氧作氧化剂，具有下述优点：

1、苯甲醛和苯甲酸总选择性高；2、臭氧有效利用率高；3、在含钛催化剂存在下，苯甲醛的选择性提高；4、该方法无需添加任何抑制剂或引发剂，过程简单易控制，利于工业化生产和应用。

具体实施方式

本发明公开了一种甲苯氧化的方法，该方法包括，在氧化反应条件下，将甲苯与氧化剂接触，其特征在于，所说氧化剂为含有臭氧的气体。

根据本发明的方法，采用含有臭氧的气体作为氧化剂。臭氧(分子式为O₃，又名三原子氧，俗称“福氧、超氧、活氧”)在常温常压下，为呈淡蓝色的气体。本发明的发明人在研究过程中发现，采用含有臭氧的气体作为氧化剂来氧化甲苯，对于苯甲醛和苯甲酸具有较高的选择性，其工艺简便易行，操作条件温和。并且，臭氧在常温下能够自行分解为氧气，不会产生例如使用过氧化氢作为氧化剂时面临的需要对含有过氧化氢的溶液进行处理等缺点。因此，根据本发明方法环境友好。

根据本发明的方法，所述含有臭氧的气体可以为臭氧，还可以为臭氧与稀释气体的混合气体。根据本发明的方法，所述含有臭氧的气体优选为臭氧与稀释气体的混合气体，这样可以方便地对臭氧的浓度进行调节，从而更好地控制反应速率。

本发明中，在所述含有臭氧的气体为臭氧与稀释气体的混合气体时，所述混合气体中臭氧的浓度可以根据具体的氧化反应条件进行适当的选择。优选地，以所述混合气体的总体积为基准，所述混合气体中臭氧的含量为1体积％以上。更优选地，以所述混合气体的总体积为基准，所述混合气体中臭氧的含量为5体积％以上。一般地，以所述混合气体的总体积为基准，所述混合气体中臭氧的含量可以为5～80体积％，优选为5～50体积％，更优选为5～20体积％。