REIMER—TIEMANN法制備羥基苯甲醛

基苯甲醛分為鄰羥基苯甲醛、對羥基苯甲醛和間羥基苯甲醛，是一類十分重要的精細化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、香料、液晶和高分子材料助劑及電鍍工業(yè)等領(lǐng)域。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展其需求量將會增加，用于出口創(chuàng)匯產(chǎn)品的用量也會進一步加大。

羥基苯甲醛的生產(chǎn)方法及工藝有很多種，其中包括：Reimer-Tiemann法;甲醛法;Gattermann法;苯酚甲醛、甲醛和硼酸法;苯酚、甲醛和金屬離子催化法;Raschig反應(yīng)合成法;水氧酸為原料法;水楊醇氧化法;由苯酚與三氯乙醛反應(yīng)法;苯酚—甲醛法;Gattermann-Koch法;氯化水解法;Etard氧化法;硝基甲苯法;羥基苯甲醇氧化法;甲酚氯代-水解法;甲酚催化氧化法;甲酚間接電氧化法等。

本次論文設(shè)計考慮到原料是否易得，設(shè)備是否簡單，工藝是否復(fù)雜，是否有利于實驗室操作等因素，決定選擇Reimer-Tiemann法在實驗室按照此方法進行制備。

1.1 實驗原料與儀器

1.1.1實驗原料

實驗所用的原料與試劑的規(guī)格及生產(chǎn)廠家，見表1-1。

表1-1 原料與試劑

原料名稱

規(guī)格

生產(chǎn)廠家

氫氧化鈉

分析純

東湖化工廠

三氯甲烷

分析純

齊齊哈爾市化學(xué)試劑廠

甲醇

分析純

天津市勱特吉爾環(huán)保技術(shù)研究所

硫酸

分析純

萊陽市雙雙化工有限公司

苯酚

分析純

沈陽試劑一廠

1.1.2 實驗儀器

本實驗所用的主要儀器、型號及生產(chǎn)廠家見表1-2。

表1-2 實驗儀器

儀器名稱

型號

生產(chǎn)廠家

磁力加熱攪拌器

CJJ79-1

山東鄄城華魯電熱儀器有限公司

箱式電熱爐

SX-4-16

天津市泰斯特儀器有限公司

電子天平

LD

沈陽龍騰電子有限公司

電動調(diào)速攪拌器

615型

上海標本模型廠

循環(huán)水式多用真空泵

SHZ-C

河南省鞏義市英峪儀器廠

1.2 實驗過程

1.2.1 實驗步驟

（1）將25g氫氧化鈉加入250ml燒杯中，然后加入50ml蒸餾水使其溶解。

（2）再加入甲醇和20g苯酚。

（3）混合完全后，在50℃恒溫水域及攪拌下逐滴加入三氯甲烷，反應(yīng)三小時，停止反應(yīng)。

（4）在燒杯中將反應(yīng)液用稀硫酸酸化至PH約為4。

反應(yīng)方程式為：

1.2.2 實驗設(shè)計

本次實驗將分別從改變甲醇配比和氯仿配比兩方面來測定鄰羥基苯甲醛和對羥基苯甲醛的最佳工藝條件。

設(shè)計加入氫氧化鈉25g，苯酚20g，氯仿15g，蒸餾水50 ml，甲醇加入的量分別為5ml、15 ml、20 ml、25 ml、30 ml。

設(shè)計加入氫氧化鈉25g，苯酚20g，甲醇25ml，蒸餾水50 ml，氯仿加入的量分別為25g、21g、18g、16g。

1.2.3 實驗現(xiàn)象

首先向三頸瓶中加入蒸餾水，然后加入氫氧化鈉，氫氧化鈉部分溶解，反應(yīng)放熱，溫度約為45℃，加入苯酚后，苯酚部分溶解，溶液略渾濁，呈淡黃色。加入甲醇后無明顯現(xiàn)象。逐滴加入氯仿后，冷凝管出現(xiàn)回流，溶液顏色逐漸變黃，溶液 表面有大量小氣泡，最后溶液由棕黃色變成棕紅色。58分后，回流結(jié)束。

反應(yīng)完畢后，溶液呈棕紅色，加入稀硫酸后，產(chǎn)物出現(xiàn)分層，共分三層，上部是紅黑色油狀，底部是淡黃色沉淀，中部顏色逐漸變淺，最后呈淡黃色透明狀。

2.1 實驗結(jié)果

2.1.1 定性分析

鄰羥基苯甲醛的紅外光譜圖為圖2-1：

圖2-1" 鄰羥基苯甲醛紅外光譜圖

由圖2-1可知，1430cm^-1-3334 cm^-1為羥基，690 cm^-1-1325 cm^-1為苯環(huán)，2820 cm^-1為醛基伸縮彎曲震動，1635 cm^-1-1655 cm^-1表明有鄰位取代基，故說明有鄰羥基苯甲醛的存在。

對羥基苯甲醛的紅外光譜圖為圖2-2：

圖2-2 對羥基苯甲醛紅外光譜圖

由圖2-2可知，1430 cm^-1-3334 cm^-1為羥基，690 cm^-1-1325 cm^-1為苯環(huán)，2820 cm^-1為醛基伸縮彎曲震動，沒有查到對位譜圖，與鄰羥基苯甲醛譜圖相比較有相同代表性基團，說明是異構(gòu)體，初步確定為對位羥基苯甲醛。

2.1.2 定量分析

經(jīng)過稱量與計算，實驗結(jié)果分別如表所示：

表2-1" 甲醇為變量鄰羥基苯甲醛的生成量

甲醇（ml）

氯仿（g）

質(zhì)量（g）

與苯酚質(zhì)量比

第一組

5

14.58

20.49

1.0245

第二組

15

15.90

25.43

1.2715

第三組

20

15.02

28.65

1.4325

第四組

25

15.24

29.36

1.468

第五組

30

15.06

19.42

0.971

由結(jié)果可知，甲醇和水的體積比為1：2時，鄰羥基苯甲醛的收率最高。

表2-2 氯仿為變量鄰羥基苯甲醛的生成量

甲醇（ml）

氯仿密度（g/ml）

質(zhì)量（g）

與苯酚質(zhì)量比

第六組

25

0.3349

24.79

1.2395

第七組

25

0.2815

27.59

1.3795

第八組

25

0.2431

29.09

1.4545

第九組

25

0.2169

28.04

1.402

圖2-3 鄰羥基苯甲醛的生成量隨氯仿密度的變化

由結(jié)果可知，苯酚和氯仿的物質(zhì)的量比為1.4：1時，鄰羥基苯甲醛的收率最高。

表2-3 甲醇為變量對羥基苯甲醛的生成量

甲醇（ml）

氯仿（g）

質(zhì)量（g）

與苯酚質(zhì)量比

第一組

5

14.58

20.49

1.0245

第二組

15

15.90

22.70

1.135

第三組

20

15.02

28.47

1.4235

第四組

25

15.24

28.53

1.4265

第五組

30

15.06

26.52

1.326

由結(jié)果可知，甲醇和水的體積比為1：2時，鄰羥基苯甲醛的收率最高。

表2-4 氯仿為變量對羥基苯甲醛的生成量

甲醇（ml）

氯仿密度（g/ml）

質(zhì)量（g）

與苯酚質(zhì)量比

第六組

25

0.3349

20.96

1.048

第七組

25

0.2815

22.18

1.109

第八組

25

0.2431

31.19

1.5595

第九組

25

0.2169

30.86

1.543

圖2-4 對羥基苯甲醛的生成量隨氯仿密度的變化

由結(jié)果可知，苯酚和氯仿的物質(zhì)的量比為1.4：1時，鄰羥基苯甲醛的收率最高。

結(jié)論：

本次論文主要對Reimer-Tiemann法最佳工藝條件進行了考察，通過實驗得知其最佳工藝條件為：甲醇和水的體積比為1：2，苯酚和氯仿的物質(zhì)的量比為1.4：1。

總之，Reimer-tiemman法與其他羥基苯甲醛的制備方法各有利弊，但Reimer-tiemman法經(jīng)過不斷的改進，逐步走向成熟，目前工業(yè)上主要應(yīng)用的是此種方法。