CN108395370B - 一种氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法 - Google Patents

一种氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法，以氧气或空气为氧化剂，氧气或空气通过鼓泡的方式通入反应体系中，利用铑金属氧化物催化剂，苯乙烯在特定的反应温度下与溶解氧进行催化氧化反应，反应为常压，反应采用搅拌釜式反应方式。该方法催化剂制备简单，氧化剂为氧气，安全环保，苯甲醛选择性高，无溶剂带来的分离困扰。

Description

一种氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法
技术领域
本发明涉及一种苯乙烯氧化方法，特别是一种非均相催化氧化合成苯甲醛的方法。
背景技术
苯甲醛俗称苦杏仁油，具有苦杏仁的气味，是无色或微黄色透明液体。在食品、化妆品、医药及肥皂中用作香料。苯甲醛是工业最重要的芳香醛，其用途广泛，主要用于生产桂酸、月桂醛和品绿等，也是苯甲醇、苯胺、苯甲酮和杀虫剂最基本的原料，是合成某些医药产品、塑料添加剂的最基本原料。由于苯甲醛具有独特的甜味、芳香味和杏仁气味，因此也是合成香精香料的一种重要中间体。
目前，关于苯甲醛的生产，国内除石家庄炼化采用甲苯氧化副产苯甲醛外，其他厂家均采用甲苯氯化再水解的工艺，含氯苯甲醛不能用于医药、化妆等行业。
CN102580772公开了一种球形V-MCM-48催化剂，采用该催化剂以过氧化氢选择氧化苯乙烯，获得了高的苯乙烯转化率和产物选择性，通过调节反应液的pH，改变反应产物苯甲醛及环氧苯乙烷的收率比。但溶液pH值的调整会带来油水分离的问题，且该方法采用过氧化氢为氧化剂，存在一定安全风险。
CN101531576公开了一种由苯乙烯催化氧化制备苯甲醛的方法，以苯乙烯为反应物，以直径小于等于5nm的金纳米线为催化剂，在甲苯溶剂存在条件下，在常压氧气气氛中于80～100℃反应20～48h，反应结束后冷却、分离即得苯甲醛。该催化剂采用纳米催化剂在工业放大时会遇到困难，且采用了甲苯溶剂，溶剂需要回收利用。
CN101885672公开了一种催化氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法，以铁铂(FePt)纳米线为催化剂以甲苯、二氧六环、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈或氯仿中的一种为溶剂，在氧气气氛中，在常压下，于50～90℃反应3～32h，反应结束后冷却、分离得到苯甲醛。
CN101306986公开了一种由苯乙烯催化氧化制备苯甲醛的方法，向反应容器中分别加入原料苯乙烯、过氧化氢或过氧乙酸，以含杂原子的SBA-15分子筛为催化剂，在溶剂中于40～120℃下恒温反应1～15h，反应结束后冷却、分离即得苯甲醛成品。
上述方法中，大都采用了溶剂参与反应，有些氧化剂还采用了过氧化物，给反应体系的后处理带来困难。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中制备苯甲醛的不足，提供一种将苯乙烯氧化制备苯甲醛的方法。该方法不需要采用溶剂，采用的催化剂制备简单，采用的氧化剂安全环保，并且苯甲醛的选择性高。
技术方案
一种氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法：将铑金属氧化物催化剂和苯乙烯加入到反应器中，通入氧化剂并升温进行反应，即得；所述反应温度为30～100℃，反应时间为2～10h，所述铑金属氧化物催化剂与苯乙烯的质量比为0.001～0.1：1。
所述铑金属氧化物催化剂中，铑的质量含量为0.1～30％，所述铑金属氧化物催化剂的制备方法为：将可溶性铑盐溶于去离子水中，并将其浸渍到二氧化硅载体上，静置8～24h后，进行干燥、焙烧，得到铑金属氧化物催化剂。
进一步，所述铑金属氧化物催化剂与苯乙烯的质量比为0.003～0.01：1。
进一步，所述反应温度为50～80℃，反应时间为4～6h。
进一步，所述氧化剂为氧气或空气，氧气或空气通过鼓泡的方式通入反应体系中。
进一步，所述可溶性铑盐为氯化铑或硝酸铑。
进一步，所述二氧化硅载体选自SBA-15、MCM-41或MCM-48介孔分子筛中的任意一种。
进一步，所述干燥温度为5～90℃。
进一步，所述焙烧温度为400～600℃，焙烧时间为8～12h。
进一步，所述铑金属氧化物催化剂中，铑的质量含量为1～10％。
本发明以氧气或空气为氧化剂，氧气或空气通过鼓泡的方式通入反应体系中，利用铑金属氧化物催化剂，苯乙烯在特定的反应温度下与溶解氧进行催化氧化反应，反应为常压，反应采用搅拌釜式反应方式。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：催化剂制备简单，氧化剂为氧气，安全环保，苯甲醛选择性高，不需要用到溶剂，无溶剂带来的分离困扰。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细说明，但是需要指出的是，本发明的保护范围并不受这些具体实施方式的限制，而是由权利要求书来确定。
实施例1
称取氯化铑0.05g，溶于2g去离子水中，溶解完全后将其浸渍到0.2g SBA-15二氧化硅载体上，老化12h后，于室温下真空干燥，再将干燥后的催化剂在500℃下焙烧8h，得到铑金属氧化物催化剂。在100ml三口烧瓶中称取0.05g催化剂、15g苯乙烯，烧瓶中插有温度计和氧气鼓泡管以及水冷冷凝管。在搅拌良好的条件下，通入100ml/min的氧气，将体系温度升至70℃，恒温反应5h，即得。
反应结束后，将得到的产物进行气相色谱定性定量分析。得到苯乙烯转化率为10.7％，苯甲醛选择性为92.5％。
实施例2
称取氯化铑0.05g，溶于2g去离子水中，溶解完全后将其浸渍到0.2g SBA-15二氧化硅载体上，老化12h后，于50℃下真空干燥，再将干燥后的催化剂在600℃下焙烧8h，得到铑金属氧化物催化剂。在100ml三口烧瓶中称取0.1g催化剂、15g苯乙烯，烧瓶中插有温度计和氧气鼓泡管以及水冷冷凝管。在搅拌良好的条件下，通入100ml/min的氧气，将体系温度升至80℃，恒温反应5h，即得。
反应结束后，将得到的产物进行气相色谱定性定量分析。得到苯乙烯转化率为15.3％，苯甲醛选择性为92.1％。
实施例3
称取氯化铑0.1g，溶于2g去离子水中，溶解完全后将其浸渍到0.2g MCM-41二氧化硅载体上，老化12h后，于50℃下真空干燥，再将干燥后的催化剂在450℃下焙烧10h，得到铑金属氧化物催化剂。在100ml三口烧瓶中称取0.05g催化剂、15g苯乙烯，烧瓶中插有温度计和氧气鼓泡管以及水冷冷凝管。在搅拌良好的条件下，通入100ml/min的氧气，将体系温度升至60℃，恒温反应5h，即得。
反应结束后，将得到的产物进行气相色谱定性定量分析。得到苯乙烯转化率为14.6％，苯甲醛选择性为92.3％。
实施例4
称取硝酸铑0.05g，溶于2g去离子水中，溶解完全后将其浸渍到0.2g MCM-48二氧化硅载体上，老化12h后，于室温下真空干燥，再将干燥后的催化剂在500℃下焙烧12h，得到铑金属氧化物催化剂。在100ml三口烧瓶中称取0.05g催化剂、15g苯乙烯，烧瓶中插有温度计和氧气鼓泡管以及水冷冷凝管。在搅拌良好的条件下，通入100ml/min的氧气，将体系温度升至70℃，恒温反应10h，即得。
反应结束后，将得到的产物进行气相色谱定性定量分析。得到苯乙烯转化率为18.4％，苯甲醛选择性为91.4％。

Claims (7)

1.一种氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法，其特征在于，将铑金属氧化物催化剂和苯乙烯加入到反应器中，通入氧化剂并升温进行反应，即得；
所述反应温度为30~100℃，反应时间为2~10h，所述铑金属氧化物催化剂与苯乙烯的质量比为0.001~0.1：1；
所述铑金属氧化物催化剂中，铑的质量含量为10~30%；
所述铑金属氧化物催化剂的制备方法为：将可溶性铑盐溶于去离子水中，并将其浸渍到二氧化硅载体上，静置8~24h后，进行干燥、焙烧，得到铑金属氧化物催化剂；
所述氧化剂为氧气或空气，氧气或空气通过鼓泡的方式通入反应体系中。
2.如权利要求1所述的氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法，其特征在于，所述铑金属氧化物催化剂与苯乙烯的质量比为0.003~0.01：1。
3.如权利要求1所述的氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法，其特征在于，所述反应温度为50~80℃，反应时间为4~6h。
4.如权利要求1所述的氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法，其特征在于，所述可溶性铑盐为氯化铑或硝酸铑。
5.如权利要求1所述的氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法，其特征在于，所述二氧化硅载体选自SBA-15、MCM-41或MCM-48介孔分子筛中的任意一种。
6.如权利要求1所述的氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法，其特征在于，所述干燥温度为5~90℃。
7.如权利要求1所述的氧化苯乙烯制备苯甲醛的方法，其特征在于，所述焙烧温度为400~600℃，焙烧时间为8~12h。
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