[发明专利]一种成对电解同时合成苯甲醛和山梨醇、甘露醇的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备苯甲醛和山梨醇、甘露醇的方法，尤其是一种采用成对电合成技术同时制备苯甲醛和山梨醇、甘露醇的成对电合成方法。

技术背景

苯甲醛和山梨醇、甘露醇都是重要的精细化工中间体和原料，广泛应用于医药、食品、农药染料等领域。

由于电化学方法条件温和，操作简单，对环境无污染，是一种绿色合成技术，尤其是成对电合成技术，它除了具有电合成的一般优点外，还具有电流效率高、时空效率高、生产成本低、节省电能、电能效率高等优点而倍受人们的关注。

现有苯甲醛的电合成主要是以Mn(Ⅲ)/Mn(Ⅱ)、Ce(Ⅳ)/Ce(Ⅲ)等离子对为媒质，金属铅为阳极的间接电氧化甲苯法，如《现代化工》，1996,（6）：P_33-35上报道的“间接电氧化法合成苯甲醛”，也有采用金属镍为阳极，在碱性溶液中选择性氧化苯甲醇制备苯甲醛的，如《化学学报》，2010，68（16）：P_1649-1652上报道的“碱性溶液中苯甲醇的选择性电催化氧化研究”；

有关山梨醇和甘露醇的电合成方法主要是以阴极电还原葡萄糖而制得，如《精细化工》，2000，17（S1）：P_49-51,57上报道的“阴极电还原合成甘露醇和山梨醇的研究” ，《精细化工中间体》，2001,31（5）：P_:30-32上刊载的“阴极电还原葡萄糖合成山梨醇的研究” 等；

而成对电合成技术的应用也仅见于以葡萄糖为原料，在阴、阳极同时合成山梨醇与葡萄糖酸或甘露醇、山梨醇和葡萄糖酸的相关报道，如《精细化工》，2000，17（10）：P_576-580上报道的“成对电解同时合成甘露醇、山梨醇和葡萄糖酸盐”，《青岛化工学院学报》，2002,23（2）：P_:43-47。上发表的“电解葡萄糖合成山梨醇及葡萄糖酸”等。

由现有的文献资料来看，无论是苯甲醛的合成，还是甘露醇和山梨醇的制备，主要是以单极电合成方法为主，而这种方法与成对电合成技术相比，不仅电流效率和时空效率比较低，而且生产成本和能耗也都比较高；而成对电合成的工艺条件也相对比较苛刻，其产率或转化率也不够高。因此，采用成对电合成技术进一步研究和开发制备苯甲醛和甘露醇、山梨醇的方法具有一定的现实意义。

发明内容

本发明要解决的具体技术问题是如何采用苯甲醇和葡萄糖通过成对电合成技术同时合成苯甲醛和山梨醇、甘露醇，进而提供一种成对电解同时合成苯甲醛和山梨醇、甘露醇的方法。

本发明解决问题的技术方案如下。

一种成对电解同时合成苯甲醛和山梨醇、甘露醇的方法，其所述方法是按下列步骤进行的：

（一） 阳离子膜的预处理：

将Nafion117阳离子膜放入5%的H₂O₂水溶液中煮沸30分钟，冷却后用纯水将其洗净；然后放入0.5mol/L的H₂SO₄溶液中煮沸一小时，再用纯水洗净，最后在纯水中浸泡24小时，其间换水三次，待用；

（二）电极的制备及预处理

阳极：将泡沫镍裁成极板，依次用酒精、稀盐酸清洗，再由纯水洗净，待用；以泡沫镍为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，镍板为辅助电极，采用电解电流为0.3A，电解液组成为 0.1mol/L NiSO₄+0.1mol/L CH₃COONa+0.5mol/L NaOH，进行恒电流电解直至电极表面生成黑色的NiOOH，即为NiOOH电极，待用；

阴极：将纯度为99.9%的铅板电极由砂纸打磨光亮，用酒精清洗，再用稀盐酸清洗，最后水洗干净，待用；

（三）成对电合成苯甲醛和山梨醇、甘露醇

将H型隔膜电解槽装上阳离子交换膜，以NiOOH为阳极，Pd板为阴极，在阴、阳两极池各加入40mL纯水，支持电解质硫酸钠2.0g，以及适量的固体NaOH，开启电磁搅拌使其完全溶解；然后在阳极池中加入5倍的苯甲醇，在阴极池加入2~3倍的葡萄糖，搅拌5分钟后，通过恒温水浴将反应液温度调至25℃，电解电流设定为0.1A，进行恒流电解；苯甲醇在阳极被选择性氧化为苯甲醛，葡萄糖在阴极被还原为山梨醇和甘露醇；

电解反应结束后，取出电极用酒精清洗干净，再用去纯水清洗，待用；