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苯甲酸制备苯甲醇氧化法

[db:作者] / 2023-01-11 00:00

(2)苯甲醇氧化法

  

①过氧化氢氧化法

  

a.以十六烷基三甲基硅钨杂多酸铵为催化剂

  

I.催化剂的制备在500mL平底烧瓶中加入5.0g钨酸、搅拌磁子,安装在带有水浴的磁力搅拌器上,水浴升温至60℃,加入18mL 30%过氧化氢,开动搅拌。当反应体系变成浅黄色乳浊液后,停止加热和搅拌,冷却至室温。再次开动搅拌,加入1.24mL 4mol/L的硅酸钠,搅拌15min。将含有6.8g十六烷基三甲基溴化铵的水溶液在搅拌下缓慢加入到烧瓶中。停止搅拌,抽滤、洗涤、干燥,得黄色固体8.3g,即为催化剂十六烷基三甲基硅钨杂多酸铵。

  

II.苯甲酸的制备在带有水浴的磁力搅拌器上安装好100mL圆底烧瓶,装入搅拌磁子,加入0.2g催化剂、10.3mL苯甲醇,装上回流冷凝管。加热水浴升温至90℃后,开动搅拌,加入30.6mL 30%的过氧化氢,恒温反应20h。停止反应后,用pH试纸测量反应体系的pH值,并用淀粉碘化钾试纸检验有无未反应完的过氧化氢。然后,加入10%的碳酸钠水溶液至反应体系的pH≥9,倒入分液漏斗中静置分层。分出水层于烧杯中,用1:1硫酸中和至pH≤3。抽滤、洗涤,于80℃的烘箱中干燥4h,得白色针状苯甲酸固体,产率为85.9%。

  

b.以十六烷基三甲基磷钨杂多酸铵为催化剂

  

I.催化剂的制备在烧瓶中加入5.0g钨酸及50mL水,升温至60℃,加入18mL 30%过氧化氢。当反应体系变成浅黄色乳浊液后,停止加热和搅拌,冷却至室温。加入1.24mL浓度为4mol/L的磷酸,搅拌15min。在搅拌下将含有6.8g十六烷基三甲基溴化铵的水溶液50mL缓慢加入到烧瓶中,15min后停止搅拌,抽滤、洗涤、干燥,得黄色固体8.6g,即为催化剂十六烷基三甲基磷钨杂多酸铵。

  

II.苯甲酸的制备在烧瓶中加入0.20g催化剂、10.0mL苯甲醇,加热升温至90℃,在搅拌下加入30.0mL 30%过氧化氢,恒温反应20h。停止反应后,用pH试纸测量反应体系的pH值,并用淀粉碘化钾试纸检验有无过氧化氢,加入10%的碳酸钠水溶液至反应体系pH≥9,静置分层。将水相置于烧杯中,用1:1硫酸中和至pH≤3。抽滤、洗涤,于80℃的烘箱中干燥4h,得白色针状苯甲酸固体,产率为86.3%。

  

②无溶剂催化氧化法将金属氧化物催化剂(2.4mol)加入到苯甲醇(2.2g;20.37mmol)和氢氧化钠(0.82g;20.5mmol)的混合物中,加热混合物,并使之回流一定时间,然后加入20mL水,酸化,最后减压过滤得到白色晶体。

  

几种不同的金属氧化物催化氧化苯甲醇的实验结果见表6-14。

  

表6-14 不同催化剂与产率的关系

  

  

当催化剂为ZnO和CuO时,产率分别为81%和58%。但是,使用其他六种催化剂所得产品产率较低。此外,ZnO作为催化剂时,反应时间最短。

  

通过实验,可以得出最佳合成条件为n(苯甲醇):n(NaOH):n(ZnO)=10:10:1,回流时间为2h,收率可达到90%以上。