一种苯甲醛的催化合成方法技术

本发明专利技术属于有机合成技术领域，尤其涉及一种苯甲醛的催化合成方法。本发明专利技术首先将ZrO2和NH4VO3加入到硫酸溶液中通过搅拌回流、固体产物洗涤、干燥及焙烧得到SO42‑/V2O5‑ZrO2复合催化剂，再在双氧水作为氧化剂的条件下利用SO42‑/V2O5‑ZrO2复合催化剂催化苯乙烯合成苯甲醛。本发明专利技术催化合成苯甲醛效率高、环境友好、反应条件温和、原料易得，生产成本低，苯乙烯的转化率达到61.3％，苯甲醛的选择性最高可达100％。SO42‑/V2O5‑ZrO2复合催化剂比表面积大、催化活性高、表面酸性可调变、水热稳定性高、制备工艺简单、选择性高、副反应少、不腐蚀设备、无“三废”污染、可再生重复使用。

A catalytic synthesis of Benzaldehyde

The invention belongs to the field of organic synthesis technology, in particular to a catalytic synthesis method of benzaldehyde. The invention first added ZrO2 and NH4VO3 to the sulfuric acid solution through stirring reflux, solid product washing, drying and roasting to obtain the SO42 /V2O5 ZrO2 composite catalyst, and then using the hydrogen peroxide as the oxidant to catalyze the synthesis of styrene into benzaldehyde by SO42 /V2O5 ZrO2 composite catalyst. The synthesis of benzaldehyde has high efficiency, friendly environment, mild reaction conditions, easy production of raw materials, low production cost, 61.3% conversion of styrene, and the highest selectivity of benzaldehyde up to 100%. SO42 /V2O5 ZrO2 composite catalyst has large surface area, high catalytic activity, adjustable surface acidity, high hydrothermal stability, simple preparation process, high selectivity, less side reaction, no corrosion of equipment, no \three wastes\ pollution, reproducible reuse.

【技术实现步骤摘要】
一种苯甲醛的催化合成方法
本专利技术属于有机合成
，尤其涉及一种苯甲醛的催化合成方法。
技术介绍
苯甲醛是一种重要的化工原料，同时也是一种重要的有机反应中间体，广泛用于香料、染料、医药、农药、食品等领域。目前，国内工业生产苯甲醛大部分采用氯化苄水解的方法，生成的苯甲醛中含有氯化物，易造成对生产设备的腐蚀和环境污染，因此导致以该方法生产苯甲醛受到限制。虽然直接由甲苯氧化合成苯甲醛的方法取得了一些进展，但仍存在着反应转化率及选择性低、反应时间长、应用有机溶剂易造成环境污染等缺点。近年来随着社会对环保要求的提高，如何提供一种更高效、环境友好的催化剂及新的苯甲醛催化合成方法成为有机合成
亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种苯甲醛的催化合成方法。本专利技术的技术方案：一种苯甲醛的催化合成方法步骤如下：步骤一、制备SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂：将一定质量比的ZrO2和NH4VO3加入到一定质量浓度的硫酸溶液中，在一定温度下完成搅拌回流，减压抽滤得到固体产物，将所述固体产物洗涤至中性并干燥后，置于一定温度下进行焙烧，得到SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂；步骤二、催化合成苯甲醛：按一定质量体积比备好步骤一制得的SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂、苯乙烯和双氧水，将SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂加入到苯乙烯中，在升温条件下搅拌回流，升至一定温度时向反应体系中加入双氧水并保持所述温度继续搅拌回流一定时间后，使反应体系自然冷却至室温，加入甲苯萃取反应体系中的苯甲醛，过滤除去固体催化剂，将滤液精馏得到苯甲醛。进一步的，步骤一所述ZrO2和NH4VO3的质量比为1:0.1～2，所述硫酸溶液的质量浓度为5～50％，所述搅拌回流温度为20～30℃，搅拌回流时间为10～20h。进一步的，步骤一所述ZrO2和NH4VO3的质量比为1:0.6～1.4g，所述硫酸溶液的质量浓度为9～33％。进一步的，步骤一所述干燥条件为100～150℃干燥5～10h。进一步的，步骤一所述焙烧条件为400～900℃马弗炉焙烧1～5h。进一步的，步骤一所述焙烧条件为400～600℃。进一步的，步骤二所述SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂、苯乙烯和双氧水的质量体积比为(0.1～0.5)g：(1～5)mL：(1～10)mL。进一步的，步骤二所述加入双氧水时反应体系的温度为50～100℃，所述双氧水质量浓度为30％。进一步的，步骤二所述反应体系加入双氧水后继续搅拌回流的时间为3～9h。本专利技术的有益效果：本专利技术利用SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂催化合成苯甲醛效率高、环境友好、反应条件温和、原料易得，生产成本低，苯乙烯的转化率达到61.3％，苯甲醛的选择性最高可达100％。本专利技术SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂具有比表面积大、催化活性高、表面酸性可调变、水热稳定性高、制备工艺简单、选择性高、副反应少、不腐蚀设备、无“三废”污染、可再生重复使用等优点。附图说明图1为实施例13催化合成苯甲醛反应结束后甲苯萃取的有机相的气相色谱图；图2为实施例15催化合成苯甲醛反应结束后甲苯萃取的有机相的气相色谱图；图3为实施例16催化合成苯甲醛反应结束后甲苯萃取的有机相的气相色谱图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。实施例1一种苯甲醛的催化合成方法步骤如下：步骤一、制备SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂：将一定质量比的ZrO2和NH4VO3加入到一定质量浓度的硫酸溶液中，在一定温度下完成搅拌回流，减压抽滤得到固体产物，将所述固体产物洗涤至中性并干燥后，置于一定温度下进行焙烧，得到SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂；步骤二、催化合成苯甲醛：按一定质量体积比备好步骤一制得的SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂、苯乙烯和双氧水，将SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂加入到苯乙烯中，在升温条件下搅拌回流，升至一定温度时向反应体系中加入双氧水并保持所述温度继续搅拌回流一定时间后，使反应体系自然冷却至室温，加入甲苯萃取反应体系中的苯甲醛，过滤除去固体催化剂，将滤液精馏得到苯甲醛。实施例2一种苯甲醛的催化合成方法步骤如下：步骤一、制备SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂：将质量比为1:0.1～2的ZrO2和NH4VO3加入到质量浓度为5～50％的硫酸溶液中，混合均匀后，在20～30℃下搅拌回流10～20h，冷却至室温，减压抽滤得到固体产物，将所述固体产物用蒸馏水洗涤至中性并于100～150℃的干燥箱中干燥5～10h后，置于400～900℃马弗炉中焙烧1～5h，得到SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂；步骤二、催化合成苯甲醛：按步骤一制得的SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂、苯乙烯和双氧水的质量体积比为(0.1～0.5)g：(1～5)mL：(1～10)mL备好SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂、苯乙烯和双氧水，所述双氧水质量浓度为30％，将SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂加入到苯乙烯中，在升温条件下搅拌回流，升至50～100℃时向反应体系中加入双氧水并保持所述温度继续搅拌回流3～9h，使反应体系自然冷却至室温，加入甲苯萃取反应体系中的苯甲醛，过滤除去固体催化剂，将滤液精馏得到苯甲醛。本实施例用于完成催化反应的装置由集热式恒温磁力搅拌器、恒温水浴锅和带有机械搅拌的密封性好的三颈烧瓶组成。实施例3一种苯甲醛的催化合成方法步骤如下：步骤一、制备SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂：将1.0gZrO2和1.0gNH4VO3加入到质量浓度为23％的硫酸溶液中，混合均匀后，在25℃下搅拌回流12h，冷却至室温，减压抽滤得到固体产物，将所述固体产物用蒸馏水洗涤至中性并于120℃的干燥箱中干燥6h后，置于400℃马弗炉中焙烧2h，得到SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂-3；步骤二、催化合成苯甲醛：将0.2g步骤一制得的SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂加入到3.0mL苯乙烯中，在升温条件下搅拌回流，升至80℃时向反应体系中加入8.0mL质量浓度为30％的双氧水并80℃继续搅拌回流3h，使反应体系自然冷却至室温，加入甲苯萃取反应体系中的苯甲醛，过滤除去固体催化剂，将滤液精馏得到苯甲醛。实施例4一种苯甲醛的催化合成方法步骤如下：步骤一、制备SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂：将1.0gZrO2和1.0gNH4VO3加入到质量浓度为23％的硫酸溶液中，混合均匀后，在25℃下搅拌回流12h，冷却至室温，减压抽滤得到固体产物，将所述固体产物用蒸馏水洗涤至中性并于120℃的干燥箱中干燥6h后，置于450℃马弗炉中焙烧2h，得到SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂-4；步骤二、催化合成苯甲醛：将0.2g步骤一制得的SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂加入到3.0mL苯乙烯中，在升温条件下搅拌回流，升至80℃时向反应体系中加入8.0mL质量浓度为30％的双氧水并80℃继续搅拌回流3h，使反应体系自然冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苯甲醛的催化合成方法，其特征在于所述催化合成方法步骤如下：步骤一、制备SO42‑/V2O5‑ZrO2复合催化剂：将一定质量比的ZrO2和NH4VO3加入到一定质量浓度的硫酸溶液中，在一定温度下完成搅拌回流，减压抽滤得到固体产物，将所述固体产物洗涤至中性并干燥后，置于一定温度下进行焙烧，得到SO42‑/V2O5‑ZrO2复合催化剂；步骤二、催化合成苯甲醛：按一定质量体积比备好步骤一制得的SO42‑/V2O5‑ZrO2复合催化剂、苯乙烯和双氧水，将SO42‑/V2O5‑ZrO2复合催化剂加入到苯乙烯中，在升温条件下搅拌回流，升至一定温度时向反应体系中加入双氧水并保持所述温度继续搅拌回流一定时间后，使反应体系自然冷却至室温，加入甲苯萃取反应体系中的苯甲醛，过滤除去固体催化剂，将滤液精馏得到苯甲醛。

【技术特征摘要】
1.一种苯甲醛的催化合成方法，其特征在于所述催化合成方法步骤如下：步骤一、制备SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂：将一定质量比的ZrO2和NH4VO3加入到一定质量浓度的硫酸溶液中，在一定温度下完成搅拌回流，减压抽滤得到固体产物，将所述固体产物洗涤至中性并干燥后，置于一定温度下进行焙烧，得到SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂；步骤二、催化合成苯甲醛：按一定质量体积比备好步骤一制得的SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂、苯乙烯和双氧水，将SO42-/V2O5-ZrO2复合催化剂加入到苯乙烯中，在升温条件下搅拌回流，升至一定温度时向反应体系中加入双氧水并保持所述温度继续搅拌回流一定时间后，使反应体系自然冷却至室温，加入甲苯萃取反应体系中的苯甲醛，过滤除去固体催化剂，将滤液精馏得到苯甲醛。2.根据权利要求1所述一种苯甲醛的催化合成方法，其特征在于步骤一所述ZrO2和NH4VO3的质量比为1:0.1～2，所述硫酸溶液的质量浓度为5～50％，所述搅拌回流温度为20～30℃，搅拌回流时间为10～20h。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡清海，解露露，路嫔，
申请(专利权)人：哈尔滨师范大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23