過(guò)氧化氫在有機(jī)化工合成中的應(yīng)用研究

張孝遠(yuǎn)　李嚴(yán)會(huì)

【摘要】化工行業(yè)的迅速發(fā)展，促使很多的化合物都得到了較高的重視。文章針對(duì)過(guò)氧化氫進(jìn)行論述，針對(duì)其在有機(jī)化工合成中的應(yīng)用廣泛討論。

【關(guān)鍵詞】過(guò)氧化氫；有機(jī)化工；合成

相對(duì)于其他的化合物而言，過(guò)氧化氫本身的特點(diǎn)比較突出，其在不同的溫度、反應(yīng)條件下，獲得的氧化產(chǎn)物不同。如果各項(xiàng)條件都比較符合理想的情況，氧化物的純度較高。另外，過(guò)氧化氫在參與化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中，其衍生的產(chǎn)物為“水”，無(wú)任何的污染性質(zhì)。有機(jī)化工合成中，廣泛應(yīng)用過(guò)氧化氫，成為了必然的趨勢(shì)。

一、芳香烴的氧化

在化工合成中，有機(jī)化工合成是比較重要的一個(gè)類型，且對(duì)當(dāng)前的生產(chǎn)、生活都具有較大的影響。芳香烴的氧化處理中，過(guò)氧化氫是重要的參與物質(zhì)。一般而言，氧化反應(yīng)過(guò)程中倘若存在金屬離子，過(guò)氧化氫的運(yùn)用，勢(shì)必會(huì)與芳香類型的化合物，產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的化合反應(yīng)。該類型的化合反應(yīng)產(chǎn)物比較特殊，自身的復(fù)雜性較高，成分包括氧化偶聯(lián)、羥基化等系列混合物。例如，某些化工企業(yè)在生產(chǎn)加工芳香烴產(chǎn)品的過(guò)程中，其本身具有相關(guān)的設(shè)備與技術(shù)，那么為了得到更好的產(chǎn)品，過(guò)氧化氫的應(yīng)用就必須實(shí)現(xiàn)與芳香烴產(chǎn)物的完美結(jié)合。其選擇的方法為：首先，利用鈷鹽、鐵進(jìn)行催化作用，過(guò)氧化氫參與過(guò)程中，與20%--30%的苯酚產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。其次，化學(xué)反應(yīng)結(jié)束后，將會(huì)產(chǎn)生70%--80%的鄰苯二酚。利用這樣的方法，不僅化學(xué)反應(yīng)速度較快，且得到的產(chǎn)物數(shù)量多、質(zhì)量?jī)?yōu)。過(guò)氧化氫與芳烴在乙酸的反應(yīng)過(guò)程中，直接演變?yōu)橐环N清潔、高效、穩(wěn)定的制備方法，促使芳香化合物質(zhì)的側(cè)鏈，在過(guò)氧化氫的作用下，產(chǎn)生了明顯的氧化反應(yīng)，最終生成了酮系列的化學(xué)反應(yīng)、醛系列的化學(xué)反應(yīng)等，本身具有的工業(yè)價(jià)值突出。

二、羥基化合物的氧化

在當(dāng)前的化工生產(chǎn)、加工過(guò)程中，羥基化合物是比較重要的組成部分，且在很多方面都將影響到居民的生產(chǎn)、生活。為此，針對(duì)羥基化合物的氧化反應(yīng)進(jìn)行研究，可進(jìn)一步了解如何更好的應(yīng)用過(guò)氧化氫，提高化工效率的同時(shí)，不影響化工生產(chǎn)的質(zhì)量。醛與醇相比，醛系列化合物容易被過(guò)氧化氫進(jìn)行氧化作用，即便是在沒(méi)有催化劑的作用下，依然可以產(chǎn)生良好的氧化反應(yīng)，進(jìn)而會(huì)生成羥酸化合物。值得注意的是，芳香醛是一類比較特殊的物質(zhì)，當(dāng)其處于堿性的條件下，將會(huì)與過(guò)氧化氫發(fā)生“達(dá)金反應(yīng)”，其生成的甲酸酯有所不同，該物質(zhì)在經(jīng)過(guò)水的溶解作用后，會(huì)得到比原料少一個(gè)碳的酚產(chǎn)物，有特殊的化工作用。經(jīng)過(guò)深入研究發(fā)現(xiàn)，羥基化合物的氧化，在很多方面都表現(xiàn)的較為明顯。羥基化合物的氧化，對(duì)于過(guò)氧化氫而言，是比較匹配的一類氧化反應(yīng)，日后可深入的探討。

三、醇的氧化

化學(xué)生產(chǎn)中，醇系列化合物已經(jīng)成為了日常生產(chǎn)、加工的重要物質(zhì)。醇的氧化，是過(guò)氧化氫在有機(jī)化工合成中的重點(diǎn)應(yīng)用。仲醇、脂肪族伯是比較常見的醇系列產(chǎn)物，其在多數(shù)情況下，都能夠與過(guò)氧化氫產(chǎn)生明顯的氧化反應(yīng)。所以，過(guò)氧化氫的應(yīng)用，對(duì)于醇系列的氧化而言，是一類理想的“溶劑”。但是，醇的氧化與其他化合物存在明顯的不同，例如，在鎢、錳、硒等系列的化合物當(dāng)中，仲醇、脂肪族伯的應(yīng)用中，就充當(dāng)了“催化劑”的角色。醇系列物質(zhì)在過(guò)氧化氫的作用下，將直接生成羥基化合物，從而完成氧化生產(chǎn)的良性循環(huán)。甲醇是我們比較常見的醇類型，將甲醇安置在光照的條件下，通過(guò)過(guò)氧化氫的作用，能夠生成乙二醇，作為工業(yè)基礎(chǔ)原料進(jìn)行生產(chǎn)、加工。從以上的表述來(lái)看，醇的氧化既有常見的反應(yīng)，也存在特殊的部分，化工生產(chǎn)過(guò)程中，醇的氧化需有效控制，產(chǎn)品需符合市場(chǎng)定位和安全標(biāo)準(zhǔn)。

四、烯烴的氧化

過(guò)氧化氫在有機(jī)化工合成中的應(yīng)用，是目前比較常用的物質(zhì)，針對(duì)不同的化學(xué)物質(zhì)，過(guò)氧化氫的作用存在差異。除了上述的3個(gè)應(yīng)用外，烯烴的氧化也是比較重要的研究類型。例如，對(duì)于一些分子量較大的烯烴而言，需要與鎢酸鹽、磷酸鹽、以及轉(zhuǎn)移催化劑按照1：2：1的比例進(jìn)行分配和反應(yīng)。其中在轉(zhuǎn)移催化劑中，比較常用的便是甲級(jí)三辛基氯化銨的環(huán)氧化催化劑。由于某些長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸酯的環(huán)氧化物是塑料的增塑劑，因此這種氧化反應(yīng)顯得十分重要。在鎢酸的作用下，過(guò)氧化氫可以首先對(duì)鏈烯進(jìn)行氧化，隨即開環(huán)得到鄰二醇，并在催化的作用下，過(guò)氧化氫可以立體選擇性的使烯烴輕基化轉(zhuǎn)變成為順式鄰二醇，這種順式鄰二醇可以對(duì)植物的生長(zhǎng)進(jìn)行合理地調(diào)節(jié)。在足夠的條件下，鄰二醇可以進(jìn)一步被氧化，從而得到酮、醛式酸。這種反應(yīng)在目前已經(jīng)被用于芳香醛的制備過(guò)程之中。

五、關(guān)于過(guò)氧化氫應(yīng)用的安全建議

隨著有機(jī)化工合成的成績(jī)不斷提升，國(guó)內(nèi)針對(duì)化工行業(yè)的重視空前提升。過(guò)氧化氫是目前常用的化工原料，在氧化反應(yīng)方面的作用相對(duì)突出。但是，由于過(guò)氧化氫本身的性質(zhì)和氧化反應(yīng)的特性，建議在今后的有機(jī)化工合成中，過(guò)氧化氫的應(yīng)用需注意以下幾點(diǎn)安全問(wèn)題：第一，過(guò)氧化氫濃度越高，就越易分解，其穩(wěn)定性差，風(fēng)險(xiǎn)程度高。有文獻(xiàn)報(bào)道，含量65%以上的過(guò)氧化氫自身就可以發(fā)生爆炸。所以在化工生產(chǎn)中使用的過(guò)氧化氫濃度盡可能要低。含量30%可以的就不要使用50%的。第二，使用到過(guò)氧化氫的反應(yīng)一般都是過(guò)氧化或氧化反應(yīng)，這些反應(yīng)往往都易分解易放熱，具有相當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)。所以在使用過(guò)程特別需要注意溫度的控制和氣體的釋放風(fēng)險(xiǎn)，在進(jìn)行后處理時(shí)需要使用還原劑進(jìn)行去除反應(yīng)體系的氧化性，再進(jìn)行物料轉(zhuǎn)移、升溫等操作；第三，過(guò)氧化氫在應(yīng)用過(guò)程中，因氧氣的釋放，很難進(jìn)行有效的惰性保護(hù)。所以在進(jìn)行此類反應(yīng)中盡可能少使用有機(jī)溶劑，保持水的適當(dāng)比例，以降低有機(jī)溶劑的爆炸極限。第四，過(guò)氧化氫的使用過(guò)程中，要盡可能避免與重金屬進(jìn)行接觸。因重金屬的存在使得過(guò)氧化物極不穩(wěn)定，很容易使化學(xué)反應(yīng)過(guò)程變得不可控。所以除非有特殊情況，應(yīng)在過(guò)氧化氫的應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)盡量避免使用到重金屬。最后，還需要注意其他的安全措施，如過(guò)氧化氫的轉(zhuǎn)移中存在的風(fēng)險(xiǎn)，整個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的緊急釋放系統(tǒng)設(shè)置，攪拌的轉(zhuǎn)速，靜電問(wèn)題等等，這些若不加注意均可能引發(fā)安全事故。

總結(jié)

本文對(duì)過(guò)氧化氫在有機(jī)化工合成中的應(yīng)用展開論述，從已經(jīng)掌握的情況來(lái)看，多數(shù)化工企業(yè)的生產(chǎn)、加工，都能夠滿足過(guò)氧化氫的應(yīng)用條件，化學(xué)反應(yīng)及原理掌握方面，符合產(chǎn)品的定位及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)氧化氫作為一種環(huán)保的氧化試劑以后的應(yīng)用中具有很好的發(fā)展前景。今后，針對(duì)過(guò)氧化氫應(yīng)用，需進(jìn)一步深入分析，健全應(yīng)用體系，豐富應(yīng)用方法，并需要注意其應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉課艷，偶輝，石先瑩，董雪芬，馬文娟，魏俊發(fā).過(guò)氧化氫選擇性氧化硫醚的研究進(jìn)展[J].有機(jī)化學(xué)，2014，04：681-692.