探討有機(jī)化工合成應(yīng)用過氧化氫的技術(shù)

摘 要：過氧化氫在一定的條件下能夠促進(jìn)有機(jī)化合物的合成，且在合成過程中主要生成純凈的水，不會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成破壞和污染，也正是因?yàn)槠渚邆涞沫h(huán)保性能，使得過氧化氫在有機(jī)化工合成中得到較為廣泛的關(guān)注，并且在應(yīng)用技術(shù)上取得較大的發(fā)展，逐漸被應(yīng)用到多種類型的有機(jī)化工合成中，在當(dāng)前社會(huì)中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值。下面主要對(duì)其在有機(jī)化工合成中的實(shí)踐應(yīng)用展開探討。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化工；合成應(yīng)用；過氧化氫

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.030

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提升，對(duì)于化工生產(chǎn)過程中的環(huán)保性能越來越重視，為促進(jìn)化工生產(chǎn)行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。在實(shí)際的化工生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)采用無污染的化學(xué)試劑和溶劑，實(shí)現(xiàn)綠色化工生產(chǎn)[1]。而過氧化氫也就成為了一種較為常見的綠色化工產(chǎn)品，被廣泛的應(yīng)用到有機(jī)化工合成之中。

1 過氧化氫概述

過氧化氫（H2O2）是一種較為常見的過氧化物，其在實(shí)際生活中常常被用作氧化劑、漂白劑、消毒劑等進(jìn)行使用。由于其自身的分子組成由過氧化物鍵組成，在穩(wěn)定性方面顯得較差，當(dāng)其處于堿性條件或者催化劑作用下時(shí)會(huì)被緩慢的分解。也正是由于其表現(xiàn)出來的這種不穩(wěn)定性在，在對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)的過程中通常會(huì)與穩(wěn)定劑、弱酸性溶液一起存儲(chǔ)，以免其質(zhì)量受到影響。當(dāng)前對(duì)過氧化氫進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)主要采用ISO儲(chǔ)罐進(jìn)行存儲(chǔ)，在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室中對(duì)過氧化氫的使用主要以30%的過氧化氫溶液為主，在特殊的商業(yè)使用中，也會(huì)出現(xiàn)濃度70%-98%的情況[2]。但是隨著其濃度的上升，當(dāng)超過68%之后反應(yīng)產(chǎn)生的水將完全轉(zhuǎn)化為水蒸氣，而且當(dāng)濃度越高時(shí)，產(chǎn)生的蒸汽溫度也會(huì)越高，較容易引發(fā)一些安全事故。因此，對(duì)于高濃度的過氧化氫溶液進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，必須做好相應(yīng)的安全防護(hù)工作，以免意外事故的發(fā)生。

2 有機(jī)化工合成中對(duì)過氧化氫技術(shù)的應(yīng)用

在有機(jī)化工合成中對(duì)過氧化氫的應(yīng)用較為廣泛，如較為常見的醇、烯烴、芳香烴、羥基化合物以及磷、氮、硫化合物等，在進(jìn)行有機(jī)化工合成時(shí)都使用到過氧化氫，并且在合成中表現(xiàn)出較好的性能。

2.1 醇+過氧化氫→羥基化合物

在對(duì)醇系列化合物進(jìn)行化工合成時(shí)，過氧化氫是一種較為常見的化學(xué)試劑，在實(shí)際生產(chǎn)合成中應(yīng)用十分的廣泛。醇系列化合物在過氧化氫的氧化作用下，會(huì)與之生成羥基化合物，且在此合成期間沒有有害的物質(zhì)產(chǎn)生，屬于一種綠色無污染的合成方式[3]。但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中也應(yīng)當(dāng)對(duì)醇的性質(zhì)引起重視，其中有著許多醇系列的氧化反應(yīng)具有特殊性，在進(jìn)行化工合成的時(shí)候，需要對(duì)相關(guān)的條件進(jìn)行嚴(yán)格的控制，從而讓醇與過氧化氫按照特定的合成方式進(jìn)行，提升合成的有效性。

2.2 烯烴+過氧化氫→酮、芳香醛

烯烴與過氧化氫在特殊的條件下也會(huì)發(fā)生合成反應(yīng)，生成酮、芳香醛等有機(jī)化合物。如烯烴與過氧化氫在鎢酸作用下，過氧化氫會(huì)對(duì)烯烴進(jìn)行氧化，然后產(chǎn)生鄰二醇；如果對(duì)其進(jìn)一步催化氧化，那么過氧化氫會(huì)將烯烴輕基化，使得烯烴中的鏈烯遭受破壞，生成順式鄰二醇[4]。如果接下來能夠滿足相應(yīng)的反應(yīng)條件，將可以讓生成的鄰二醇再次被氧化，進(jìn)而生成酮和醛式酸。正是由于烯烴和過氧化氫的這些反應(yīng)特性，在當(dāng)前的市場中將其廣泛用于芳香醛的生產(chǎn)，例如使用茴香腦制作茴香醛就充分利用了過氧化氫技術(shù)對(duì)其合成。

2.3 芳香烴+過氧化氫→酮、醛

過氧化氫在芳香烴中也得到較為廣泛的應(yīng)用。將過氧化氫與芳香烴混合，加入適量的乙酸后，會(huì)使得過氧化氫與芳香烴發(fā)生較為強(qiáng)烈的氧化反應(yīng)，進(jìn)而生成酮和醛，在當(dāng)前社會(huì)中表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用價(jià)值。除此之外，過氧化氫與芳香化合物在金屬離子存在的條件中也會(huì)發(fā)生劇烈的氧化反應(yīng)，反應(yīng)后將會(huì)得到多種類型的產(chǎn)物，雖然這些產(chǎn)物種類都不相同，但是在其結(jié)構(gòu)上卻表現(xiàn)較強(qiáng)的特殊性，反應(yīng)后生成的產(chǎn)物主要有氧化偶聯(lián)、羥基化、支鏈氧化等混合物。

2.4 醛+過氧化氫→羥酸

醛相較于醇來講更加容易被氧化和氫氧化，其能夠在不需要催化劑的情況下與過氧化氫發(fā)生氧化反應(yīng)，生成羥酸。醛與醇在與過氧化氫反應(yīng)存在不同的是，醛物質(zhì)具有較高的特殊性，其在酸環(huán)境下和堿環(huán)境下與過氧化氫發(fā)生反應(yīng)有著非常大的不同。首先，在堿性環(huán)境下，醛與過氧化氫發(fā)生反應(yīng)，會(huì)生成甲酸酯，然后溶解到水之中，得到一種新物質(zhì)酚。其次，在酸性環(huán)境下，醛與過氧化氫發(fā)生反應(yīng)，會(huì)生成二聚環(huán)烷和三聚環(huán)烷等物質(zhì)，如果對(duì)得到的物質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訜?，其?huì)發(fā)生分解，得到大環(huán)烷烴，這種方法也常常被用作大環(huán)化合物的制備，但是從實(shí)際應(yīng)用效果來看，在生產(chǎn)效率上較為低下。除此之外，在醛與過氧化氫發(fā)生反應(yīng)生成羥酸的反應(yīng)中，加入適量的酸性物質(zhì)對(duì)其進(jìn)行催化，可以生成過氧酸，而且生成的這種酸會(huì)進(jìn)一步與醛物質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)，過氧酸在氧化作用性能上相較于過氧化氫更強(qiáng)。

2.5 磷、氮、硫化合物+過氧化氫→硫醚、硝基、亞硝基

經(jīng)大量的實(shí)踐應(yīng)用表明，過氧化氫能夠?qū)?、氮、硫的化合物進(jìn)行氧化作用，然后生成相應(yīng)的有機(jī)化合物。如將過氧化氫與含氮化合物進(jìn)行混合，能夠在氧化作用下生成出硝基 、亞硝基等物質(zhì)；而在堿性環(huán)境中，將過氧化氫與含硫的化合物進(jìn)行混合，同樣能夠發(fā)生氧化反應(yīng)，然后生成出有機(jī)化合物硫醚，而且通過該合成方式在產(chǎn)率上表現(xiàn)得較高；將磷葉立德與過氧化氫在弱堿環(huán)境下進(jìn)行混合，能夠產(chǎn)生出對(duì)烯烴，而且這種制備方法在產(chǎn)量上也較高，將其用到β-胡蘿卜素的制作中能夠具有較高的效率[5]。

3 實(shí)際應(yīng)用安全建議

當(dāng)前在有機(jī)化工合成中應(yīng)用過氧化氫技術(shù)已經(jīng)十分的普遍，但是在應(yīng)用過程中還有著許多值得引起注意的地方。第一，當(dāng)過氧化氫的濃度越高時(shí)，其穩(wěn)定性會(huì)顯得越低，由此帶來的風(fēng)險(xiǎn)程度也更高。據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)過氧化氫的濃度超過65%時(shí)，其穩(wěn)定會(huì)變得非常差，一旦控制不好，其自身可能引發(fā)爆炸的情況。因此，在當(dāng)前的有機(jī)化工合成生產(chǎn)中，能夠使用低濃度的過氧化氫進(jìn)行生產(chǎn)，就盡量采用低濃度，以免在生產(chǎn)過程中引發(fā)安全事故。第二，在應(yīng)用過程中需要加強(qiáng)對(duì)溫度的控制和氣體的釋放控制。由于過氧化氫與有機(jī)化工發(fā)生的合成反應(yīng)通常都為氧化反應(yīng)，在此反應(yīng)過程中會(huì)釋放出較多的氣體和大量的熱量，如果對(duì)其進(jìn)行控制不當(dāng)，將可能引發(fā)危險(xiǎn)事故的發(fā)生[6]。第三，在對(duì)過氧化氫進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，還需要盡可能的避免過氧化氫與重金屬接觸，當(dāng)具有重金屬存在的情況下，會(huì)使得生成出來的過氧化物穩(wěn)定性極差，較容易引起整個(gè)反應(yīng)過程失去控制。因此，除非在一些十分特殊的情況，需要使用重金屬做催化劑，其它情況應(yīng)當(dāng)盡量避免讓其與過氧化氫接觸。第四，在使用過氧化氫的過程中還有著許多其它值得注意的地方。如：在運(yùn)輸轉(zhuǎn)移的過程中存在著較多的風(fēng)險(xiǎn)因素，應(yīng)當(dāng)做好相應(yīng)的防護(hù)措施；在反應(yīng)過程中對(duì)物質(zhì)進(jìn)行攪拌時(shí)，應(yīng)當(dāng)控制好攪拌的速度，這樣可能引發(fā)安全事故；在生產(chǎn)過程中注重對(duì)靜電問題的防護(hù)等。在對(duì)這些因素的控制中，如果沒有

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引起充分的重視，將可能引起較為嚴(yán)重的安全事故。

4 結(jié)語

綜上所述，過氧化氫在我國當(dāng)前的有機(jī)化工合成生產(chǎn)中有著極其重要的作用，其能夠與許多的化合物發(fā)生氧化反應(yīng)，生成需要的有機(jī)化合物。而且該物質(zhì)在與其它化合物進(jìn)行反應(yīng)的過程中，不會(huì)生成其它污染氣體，對(duì)環(huán)境造成較大的破壞，可以在很大程度上保障有機(jī)化工合成的安全性和環(huán)保性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綠色化工生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王程昌.過氧化氫在有機(jī)化工合成中的應(yīng)用探究[J].化工管理，2016（17）：183.

[4]張孝遠(yuǎn)，李嚴(yán)會(huì).過氧化氫在有機(jī)化工合成中的應(yīng)用研究[J].科技與企業(yè)，2016（03）：247.

[5]孫偉民.有機(jī)化工合成中過氧化氫的應(yīng)用芻議[J].化工管理，

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[6]趙逸云，高誠偉，張曉梅，楊金忠.過氧化氫在有機(jī)化工合成中的應(yīng)用[J].云南化工，1997（04）：55-57.

作者簡介：楊冰（1979-），男，山西沁源人，工學(xué)學(xué)士，助教，研究方向：有機(jī)化學(xué)合成。