对羟基苯甲醛的生产工艺及下游产品的开发

对羟基苯甲醛的生产工艺及下游产品的开发

来源:中国化工信息网 2007年7月3日

对羟基苯甲醛(PHB)分子式为C7H6O2，呈白色或浅黄色针状结晶，微溶于水，溶于甲醇、丙酮和苯等有机溶剂。是重要的有机化工原料，是精细化学品的重要中间体，广泛应用于医药、农药、香料等领域，其需求量呈不断增长趋势。

1 生产工艺

国内主要生产厂家有辽宁新民有机化工厂、南京晶美化学有限公司、安徽潜山药物化工厂、山东淄博大华化工公司、山东春光化工有限公司、盐城隆达公司农药厂、高邮市康乐精细化工厂、上海宝山月浦化工厂等十余家企业。对羟基苯甲醛合成路线较多，国内多采用苯酚-甲醛法，而国外则多采用空气氧化对甲酚法。目前国内对羟基苯甲醛与国外先进水平和国内精细化学品工业发展的要求尚存在较大差距，近年来虽然国内有多家企业计划采用对甲酚路线建设该项目，如大庆萨南实业有限公司、湖州市加成石油化工厂、嘉兴市华杰精细化工有限公司等数家企业。但是技术不甚成熟，尤其是对甲酚氧化产物分离技术不过关，导致产品质量较差，不能满足下游精细化学品对纯度的要求。下面介绍一下各种合成工艺的概况。

1.1 苯酚法

(1)苯酚-甲醛法

苯酚和液体氢氧化钠混和反应物形成钠盐，在50℃下慢慢加入甲醛，得到邻和对位的羟甲基苯酚；产物不需分离，在50℃下通入氧气，并加入苯酚质量分数5%的Pt/C催化剂和Bi2(SO4)3，反应1.5h后过滤催化剂，再经酸化、蒸馏得到PHB。以间硝基苯磺酸为催化剂时产率为55%左右，若以氟硼酸作催化剂，产率则可达80%以上。

该法对设备要求不高，合成路线较短，技术成熟，但产率和选择性高，环境污染比较严重，目前国内多采用该法生产。

(2)氯仿法(Reimer-Tiemann法)

在碱金属氢氧化物作用下，苯酚与氯仿反应生成邻羟基苯甲醛和PHB。将三氯甲烷加入苯酚碱溶液中，在80℃下反应4h，得到PHB和邻羟基苯甲醛，混合物经酸化、蒸馏、分离、纯化，得到PHB，收率50%左右。

该法原料价廉易得，但缺点是反应时间长、反应收率低，对羟基苯甲醛的选择性较低，一般对、邻位之比约为1：5，高者可达1：10。不过因其反应温度比较低，也容易控制，故国内目前主要采用此法生产水杨醛。近几年国外对该反应条件进行了改进，主要是从缩短反应时间，提高设备利用率等方面考虑。国外还对采用该法制备高选择性的PHB进行了研究，主要是在氢氧化钾存在下，通过加入α-或β-环状糊精作为催化剂，使PHB的选择性可达100%。

(3)苯酚与三氯乙醛法

在碳酸钾的催化下，苯酚与三氯乙醛缩合，得到的中间体经甲醇钠分解得到PHB。

该法生成的中间体，1-对羟基苯基-2,2,2-三氯乙醇常为粘稠状固体物，难于处理，产品需要用乙醚多次提取，工业生产比较麻烦，分离提纯成本高。关键在于开发高效的催化剂，提高选择性；开发简单高效的产品分离提纯方法，降低成本。

(4)Gatteymann反应

本法是以三氯化铝作催化剂，在苯酚内加入液体氢氰酸，通入干燥氯化氢后，将反应混合物置于冰水中水解，可以获得良好收率的PHB。

如果用氰化锌代替氢氰酸，那么收率几乎是理论值。

该法中用的氰化物是剧毒物品，操作技术高，难度大，不利于环境保护。由于采用无水操作，反应设备要求严格、费用高。伴随少量水杨醛产生，产品分离提纯困难，不利于大规模生产。

1.2 对甲酚法

(1)空气(氧气)氧化对甲酚法

对甲酚用空气或氧气直接氧化合成PHB，该法工艺路线步骤少、收率高、环境污染小，原料易得，具有很好的发展前景。国外发达国家和地区多采用该法生产，目前国内对其进行大量的研究开发，但是在反应条件和反应产物分离精制工艺还需要进一步完善，因此国内工业化生产所占比例不大。目前国内南京工业大学、浙江大学、华东理工大学拥有对甲酚空气或者氧气直接氧化技术，在工程化方面也取得突破，工业化生产应没有太大问题，可以加以改进后选择使用。

实验过程为：在压力釜中投入对甲酚，氢氧化钠，催化剂，以及甲醇，通氧保持压力。经过蒸馏、冷却、脱色、酸化、结晶、过滤、干燥，得到产品，收率可达80%以上，质量分数大于98%。

有实验表明，反应时间长会提高收率，但过长会造成副产物增多，综合分析以6h为宜；反应温度过高会使催化剂失去活性，过低反应不完全，所以最佳温度为70℃；而碱的用量(氢氧化钠)以与对甲酚之比为3：1为宜；甲醇用量与对甲酚体积比以5：1为宜；钴盐-铜盐催化剂(Co(OAC)2·4H20-CuSO4·5H2O)催化活性最高，价格也比较便宜，是目前比较理想的催化剂；而压力控制在0.25-0.35MPa 为宜。

(2)Mn2O3氧化对甲酚法

反应釜中，加入浓硫酸、浓度为2mol/L对甲酚的环己烷溶液，和灼烧MnO2得到的立方体Mn2O3。控制温度在318K下反应，通过盐酸羟胺法测定反应液中醛基的含量，含量低时中止反应。

该法流程短，操作简单，反应收率85%以上。影响反应因素有搅拌速度、温度、酸度、物料比等。

(3)对甲酚酯化法

对甲酚与醋酸在磷酸催化下，控制温度140℃反应4h得到对甲苯基醋酸酯。在紫外光的照射下，以四氯化碳为溶剂，对甲苯基醋酸酯用氯气进行氯化，控制温度为75℃，反应时间8h，得到对乙酰氧基氯化苄。对乙酰氧基氯化苄在5%(质量分数)的稀硫酸存在下水解8h，分离提纯后得到最终产品。

该法产品纯度可达99%，总收率70%。工艺难度不大，但步骤较多，原料成本较高。

(4)微生物法

微生物法是用对甲酚为原料，采用菌种来获得PHB。使用p.putide ks-0160(FERM P-12879)在含mannose酵母等介质内和盐存在下，控制温度27℃，pH为6.8下振荡5d。加入O.1g的对甲酚。经3d后制得PHB。

生物法为绿色工艺，无污染，产率高，操作简单，反应条件温和，但生产周期长。此法近年来在国内外研究报道很多，非常具有开发前景。

1.3 其他方法

PHB的合成方法还有对硝基甲苯法、对氨基苯甲醛法等，见表1。