[發(fā)明專利]一種苯甲酸的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410074053.8
• 申請日: 2014-03-03
• 公開（公告）號: CN103910623A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭浩;胡建華
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: C07C63/06
• 分類號: C07C63/06;C07C51/265
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備苯甲酸的方法，尤其是一種苯甲酸的制備方法。

背景技術(shù)

苯甲酸為具有苯或甲醛的氣味的鱗片狀或針狀結(jié)晶。熔點122.13?^oC，沸點249?^oC，微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。苯甲酸用于醫(yī)藥、染料載體、增塑劑、香料和食品防腐劑等的生產(chǎn)，也用于醇酸樹脂涂料的性能改進(jìn)。苯甲酸是重要的酸型食品防腐劑。其分子式為C₇H₆O₂，相對分子質(zhì)量為122.1214。苯甲酸的結(jié)構(gòu)式為：

目前，全球普遍采用的是甲苯熱氧化法制備苯甲酸的生產(chǎn)工藝。該法利用重金屬鹽鈷或錳作為催化劑，在高溫高壓的條件下，實現(xiàn)對甲苯的進(jìn)行氧化，并最終合成苯甲酸。該法為美國Allied化學(xué)公司率先研發(fā)成功，后經(jīng)意大利SNIA粘膠公司加以改進(jìn)，并于1983年大規(guī)模投產(chǎn)。之后，各國只是在催化劑組成，產(chǎn)品精制以及環(huán)保方面進(jìn)行了一些改進(jìn)。整體生產(chǎn)工藝一直延用至今。我國現(xiàn)在主要采用的就是這種方法。該方法需要采用重金屬鈷或錳作為催化劑。在造成了重金屬污染的同時，還增加了成本。

隨著環(huán)境經(jīng)濟的發(fā)展，苯甲酸的傳統(tǒng)的生產(chǎn)方法所暴露出來的不具有可持續(xù)發(fā)展性的弊端，亟需被環(huán)境更友好的方法所取代。

光化學(xué)作為一門新興學(xué)科，在歐美國家已經(jīng)得到了較為系統(tǒng)的發(fā)展。其中，有機光化學(xué)的基本理論體系已經(jīng)建立起來了。但在中國，有機光化學(xué)的發(fā)展還比較落后。光照而引發(fā)的自由基反應(yīng)，往往可以在很低的溫度下進(jìn)行，此時很多副反應(yīng)已不能發(fā)生，另外很多官能團(tuán)在光照下并不是活性很高或根本不參與光反應(yīng)，因此該反應(yīng)的官能團(tuán)容忍性將會很好，更利于在全合成的工作中發(fā)揮作用。將光化學(xué)的方法用于很多反應(yīng)，將不再需要苛刻的無水無氧條件，操作更加容易。此外，光能比加熱更清潔，并節(jié)約能源，降低成本，同時可以減少金屬試劑帶來的污染和降低成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種苯甲酸的制備方法。

?本發(fā)明提出的苯甲酸的制備方法，具體步驟為：將甲苯加入反應(yīng)器中，用溶劑溶解，再加入催化劑，在25^oC、常壓、空氣氣氛及中300?W?Xe?lamp(氙燈)光照條件下，磁力攪拌反應(yīng)充分，即得目標(biāo)產(chǎn)物；

所述溶劑為二氯甲烷、DMF、THF、苯、乙腈、甲醇或硝基甲烷中一種或幾種；其中優(yōu)選乙腈或苯；

所述催化劑為二苯甲酮。使用催化劑可以提高反應(yīng)速度、產(chǎn)率和選擇性。

?本發(fā)明中，反應(yīng)器為石英反應(yīng)器、高硼硅玻璃容器、帶有石英片的釜式反應(yīng)器或帶有石英片的管式反應(yīng)器中任一種。

本發(fā)明中，還包括將球型冷凝管與反應(yīng)器(如石英反應(yīng)器等)相連接，讓反應(yīng)在空氣的氧化下進(jìn)行。

本發(fā)明中，甲苯、溶劑乙腈、二苯甲酮的配比為92?mg：10?mL：5-20?mg。

本發(fā)明中，光照時間為3-10小時。

本發(fā)明提供一種甲苯在被光照激發(fā)的二苯甲酮的催化作用下，脫除一個氫原子，生成相應(yīng)的芐基自由基中間體，隨后芐基自由基在空氣的氧化作用下氧化成苯甲醛，苯甲醛進(jìn)一步被空氣氧化成苯甲酸。本發(fā)明也提供了一種在光照條件下，碳?xì)滏I斷裂以及高選擇性氧化的方法。

典型的合成步驟如下：用有機溶劑溶解甲苯，再加入適量催化劑，通入空氣，在常溫、常壓下在光照條件下攪拌反應(yīng)。經(jīng)高效液相色譜確定，原料甲苯已經(jīng)反應(yīng)完全，真空旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，柱層析分離純化，計算苯甲醛和苯甲酸各自組分含量。

本發(fā)明的有益效果在于：（1）采用了氙燈光照為能量來源，為工業(yè)上制備各種精細(xì)化學(xué)品提供了一種全新的思路。（2）避免了傳統(tǒng)合成方法中使用高腐蝕性，高毒，易制毒試劑，提高了工業(yè)合成反應(yīng)的清潔性，降低了環(huán)境污染，降低了能耗。（3）采用二苯甲酮作為反應(yīng)的催化劑，降低了成本。（4）本發(fā)明方法一步完成，使用的原料種類單一，提高了工藝的經(jīng)濟性。（5）本發(fā)明方法可選擇在常溫、常壓下完成反應(yīng)。在常溫、常壓下反應(yīng)可以降低對反應(yīng)設(shè)備的要求，降低反應(yīng)設(shè)備制造成本及反應(yīng)過程成本，提高反應(yīng)的安全性。（6）本發(fā)明采用空氣作為氧化劑來源，進(jìn)一步節(jié)約了成本。（7）本發(fā)明方法提供了一種碳?xì)滏I高效斷裂，以及高選擇性氧化的新方法。

附圖說明

圖1為實施例1中苯甲酸的譜圖；

圖2為對照例1中苯甲醛的譜圖。

具體實施方式

下面的實施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。

實施例1