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苯甲醛是结构最简单的芳香醛,常被用于制备香料和调味料,其衍生物也在医药、农药、染料和化妆品等领域被广泛应用。由于传统的甲苯氯化水解法工艺复杂,污染严重,所得苯甲醛中含氯,而无法满足食品级要求,因此当前高品质苯甲醛的合成主要依赖甲苯氧化法、苯甲酸(酯)还原法、苯甲醇氧化法等。其中甲苯液相氧化法原料成本低、来源广,MC(Mid-Century)催化剂体系工艺较为成熟。但是液相催化氧化过程苯甲醛选择性和收率都很低,使用的乙酸溶剂有腐蚀性大,后续分离过程能耗高的缺陷。因此寻找乙酸的替代溶剂和实现高选择性制备苯甲醛是该领域的两个值得关注的问题。本论文首先从非乙酸溶剂苯甲酸苄酯中甲苯的液相氧化出发,通过对各反应参数(催化剂组成、温度、气体流量)的研究,获得了常压下液相催化氧化甲苯的新工艺条件。然后将苯甲酸苄酯等酯类用于其它芳烃的氧化过程,系统研究体系背后的机理,最后提出了制备高选择性苯甲醛的新方法。本课题的研究内容主要有以下几个方面:1.研究了常压下以Co/Br为催化剂、苯甲酸苄酯为溶剂的甲苯液相选择性氧化制备苯甲醛的反应过程,考察了温度、催化剂量、引发剂量、原料溶剂比、气体流量对于甲苯氧化的影响,获得了合适的反应条件。催化剂组合为环烷酸钴、C2H4Br4;反应工艺条件为 ntoluene/nbenzyl benzoate=0.50,nCo/ntoluene=2.5%,nBr/nCo=1.2,氧气流量为60 mL/min,反应温度为110℃。此条件下甲苯的转化率达到41.2%,苯甲醛收率达到14.2%。苯甲酸苄酯体系反应操作弹性大,反应初期活性高,生成的苯甲醛更稳定,其稳定性可由体系中组分的协同效应解释。2.将苯甲酸苄酯等酯类用于对叔丁基甲苯和对甲氧基甲苯的氧化,考察了酯类体系和乙酸体系的反应效果的区别,苯甲酸苄酯体系内的副产物不可忽视,同时很难出现存在于甲苯氧化中的协同效应,所以其它芳烃的氧化依旧需要依赖乙酸溶剂。3.从苯甲醛的保护机理出发,建立了甲苯制备高选择性苯甲醛的新体系。该体系下,10h后甲苯的转化率为33.8%,苯甲醛的收率为23.6%,苯甲醛的选择性最高为79.2%。若在新体系中加入反应助剂,苯甲醛的选择性能进一步提升到 89.8%。