REIMER—TIEMANN法制備羥基苯甲醛

基苯甲醛分為鄰羥基苯甲醛、對(duì)羥基苯甲醛和間羥基苯甲醛，是一類十分重要的精細(xì)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展其需求量將會(huì)增加，用于出口創(chuàng)匯產(chǎn)品的用量也會(huì)進(jìn)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(jì)考慮到原料是否易得，設(shè)備是否簡(jiǎn)單，工藝是否復(fù)雜，是否有利于實(shí)驗(yàn)室操作等因素，決定選擇Reimer-Tiemann法在實(shí)驗(yàn)室按照此方法進(jìn)行制備。

1.1 實(shí)驗(yàn)原料與儀器

1.1.1實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)所用的原料與試劑的規(guī)格及生產(chǎn)廠家，見(jiàn)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(yáng)市雙雙化工有限公司

苯酚

分析純

沈陽(yáng)試劑一廠

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

本實(shí)驗(yàn)所用的主要儀器、型號(hào)及生產(chǎn)廠家見(jiàn)表1-2。

表1-2 實(shí)驗(yàn)儀器

儀器名稱

型號(hào)

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(yáng)龍騰電子有限公司

電動(dòng)調(diào)速攪拌器

615型

上海標(biāo)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(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.2.1 實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次實(shí)驗(yàn)將分別從改變甲醇配比和氯仿配比兩方面來(lái)測(cè)定鄰羥基苯甲醛和對(duì)羥基苯甲醛的最佳工藝條件。

設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)驗(yàn)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(wú)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(shí)驗(yàn)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(dòng)，1635 cm^-1-1655 cm^-1表明有鄰位取代基，故說(shuō)明有鄰羥基苯甲醛的存在。

對(duì)羥基苯甲醛的紅外光譜圖為圖2-2：

圖2-2 對(duì)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(dòng)，沒(méi)有查到對(duì)位譜圖，與鄰羥基苯甲醛譜圖相比較有相同代表性基團(tuán)，說(shuō)明是異構(gòu)體，初步確定為對(duì)位羥基苯甲醛。

2.1.2 定量分析

經(jīng)過(guò)稱量與計(jì)算，實(shí)驗(yàn)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(shí)，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(shí)，鄰羥基苯甲醛的收率最高。

表2-3 甲醇為變量對(duì)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(shí)，鄰羥基苯甲醛的收率最高。

表2-4 氯仿為變量對(duì)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(duì)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(shí)，鄰羥基苯甲醛的收率最高。

結(jié)論：

本次論文主要對(duì)Reimer-Tiemann法最佳工藝條件進(jìn)行了考察，通過(guò)實(shí)驗(yàn)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(guò)不斷的改進(jìn)，逐步走向成熟，目前工業(yè)上主要應(yīng)用的是此種方法。