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柠檬醛广泛应用于香料、医药、日化以及食品等行业中，其获取主要通过化学法合成。目前工业界的主流合成路线为C5+C5=C10路线，即两个C5原料:异戊烯醇和异戊烯醛，经醇醛缩合、裂解重排后得到柠檬醛。本论文针对此主流合成路线存在的催化剂活性、稳定性以及工艺路线的污染问题等，对异戊烯醇、异戊烯醛、柠檬醛前体的化学合成步骤开展新方法的尝试和工艺研究，打通了一条相对更安全、经济和绿色环保的工艺路线，为实现柠檬醛的全化学合成产业化提供技术保障。论文的主要研究内容如下: (1)3-甲基-3-丁烯-1-醇的合成:采用甲缩醛作为溶剂，以异丁烯和多聚甲醛为原料，缩合得到3-甲基-3-丁烯-1-醇;着重探索了反应条件和工艺细节，找到了相对较优的工艺参数，在此基础上进行了管道化连续反应的尝试，实现了以甲缩醛为溶剂的3-甲基-3-丁烯-1-醇的管式反应工艺。 (2)3-甲基-3-丁烯-1-醇异构化生成3-甲基-2-丁烯-1-醇（异戊烯醇）:开发了高性能Pd/Al2O3催化剂，详细研究了异构化反应的工艺条件，确定了最优反应工艺参数。在氢气气氛中，反应温度为50℃，3-甲基-3-丁烯-1-醇的单次转化率可达68.7％，异戊烯醇的选择性达到98.5％。催化剂稳定性很好，可以连续套用22次以上。 (3)异戊二烯和浓盐酸加成法合成异戊烯醇:采用异戊二烯、甲基丁烯醇和浓盐酸为原料，经过氯代加成、酯化、水解，最终合成异戊烯醇。通过3-氯-3-甲基-1-丁烯水解产生的甲基丁烯醇循环套用，在传统合成方法的基础上提高了异戊烯醇的收率，实现了副产物的循环套用，异戊烯醇相对异戊二烯的收率最高达到92％左右。 (4)异戊烯醇液相催化氧化法合成异戊烯醛:开发了Ru负载的羟基磷灰石(HAP)催化剂，并据此设计了异戊烯醇温和条件下液相氧化合成异戊烯醛的新工艺路线，避免了现有高温气相氧化路线危险性高、选择性较差的缺点。获得最佳反应工艺条件为:Ru/HAP催化剂用量4％，反应温度95℃，氧气压力0.6MPa，异戊烯醛的选择性可达到99.4％，催化剂可以连续套用15次以上。 (5)柠檬醛中间体原料缩醛的合成:设计了Ga2O3改性的硫酸氧化锡固体酸催化剂，用于异戊烯醇与异戊烯醛缩合反应合成柠檬醛中间体原料缩醛。缩合反应的时间和转化率都比传统的磷酸催化剂有显著提高，而且催化剂可以套用5次以上，解决了磷废水难处理、催化剂活性差的难题。 (6)缩醛合成柠檬醛前体及柠檬醛:设计了基于酸性陶瓷的固定床反应器，催化缩醛的热裂解生成柠檬醛前体和异戊烯醇反应。采用酸性陶瓷固定床催化法，实现了缩醛裂解的连续化反应，解决了脚料多、收率低、反应效率低的问题，柠檬醛前体及柠檬醛相对缩醛的收率达到95％以上，选择性大于97.9％。