[发明专利]一种环境友好的苯甲腈合成方法

说明书

本发明为一种环境友好合成苯甲腈的方法。该方法包括以下步骤：将苯甲醛、离子液体型羟胺盐和离子液体加入反应器中，再加入有机溶剂，搅拌、回流冷凝，在常压、90～120℃下反应0.5～2.5h，得产物苯甲腈；其中，所述的离子液体为N,N,N‑三甲基‑N‑磺丁基硫酸氢铵盐离子液体、1‑磺丁基‑3‑甲基咪唑硫酸氢盐离子液体或1‑磺丁基吡啶硫酸氢盐离子液体。所述的离子液体型羟胺盐为N,N,N‑三甲基‑N‑磺丁基硫酸氢铵盐离子液体型羟胺盐、1‑磺丁基‑3‑甲基咪唑硫酸氢盐离子液体型羟胺盐或1‑磺丁基吡啶硫酸氢盐离子液体型羟胺盐。本发明无需加入有害的金属盐，实现了苯甲腈的一步清洁合成。

技术领域

本发明涉及有机化工产品的合成，具体来说是一种环境友好的由离子液体型羟胺盐一步合成苯甲腈的方法。

背景技术

苯甲腈作为有机合成的重要中间体和高分子合成的重要单体，可以发生水解制备酸、还原成胺以及加成等反应。苯甲腈具有广泛的应用价值，主要用于有机合成、日化香精和医药工业等，还广泛应用于苯甲酸、苯甲胺、苯甲酰胺、农药和染料的合成(燃料与化工，2001，32(5)：256-258)。由于具有良好的溶解性，苯甲腈还可用作丙烯酸纤维的染色助剂，以及有机合成、油漆、印刷油墨和树脂等的高沸点有机溶剂(工业催化，2003，11(7)：29-31)。

苯甲腈的合成方法主要有：卤代烃氰化法、氨氧化法、羧基腈化法、醛基腈化法等方法。工业上苯甲腈主要是通过甲苯氨氧化法制备，即甲苯通过钒铬催化剂，在350℃下进行氨氧化反应，再经精馏提纯而得成品。但其存在反应温度高，能耗大，设备复杂，操作要求高等缺点(淮海工学院学报，1997，6(1)：51-53)，而且在氨氧化过程中通常会产生痕量氰化氢，引起环境污染问题(Applied CatalysisAGeneral,2016,522:45-53)。卤代烃氰化法，即在合适的溶剂中，利用有机化合物中的卤素和氰基化试剂中的氰基在高温下发生交换，进行氰基化反应，生成苯甲腈类化合物。但其反应条件苛刻，需要高温，对设备的要求较高，并且氰化物剧毒，不符合化工生产环保的要求(化学世界，2012，5：316-320)。近年来，随着苯甲腈需求的增加，研究者开始尝试采用不同的方法来合成苯甲腈，以期优化生产工艺，降低能耗，减少环境污染。其中以苯甲醛为原料的醛基氰化合成苯甲腈法，由于反应前后碳数保持不变而引起了广泛关注，成为苯甲腈合成最有利的方法之一。

醛基氰化合成苯甲腈可分为两步法和一步法。两步法由苯甲醛与羟胺盐反应先得到苯甲醛肟，苯甲醛肟在脱水剂的作用下进一步脱水得苯甲腈。而一步法则以苯甲醛和羟胺盐为原料，在一个反应器中实现上述两步反应集成。相比于两步法而言，一步法避免了中间物的分离过程，降低了溶剂消耗、反应能耗以及反应时间，无论从经济角度还是环境角度都更加有利。

目前，很多催化体系可用于苯甲醛一步合成苯甲腈的反应，例如Fe₃O₄-CTAB纳米粒子催化体系、壳聚糖负载的磁性离子液体催化体系和TiCl₄催化体系。然而，现有方法中使用昂贵的催化剂、各种氧化剂、有害的金属盐，过长的反应时间以及后处理困难等，使得其不符合可持续发展的要求。而且，醛基氰化一步合成苯甲腈过程中，使用的羟胺盐主要为无机酸羟胺盐，如硫酸羟胺、盐酸羟胺等，由于羟胺盐分子中存在无机酸，当上述羟胺盐参与反应时，其中的无机酸会析出。反应体系中存在无机酸，势必会带来设备腐蚀、环境不友好和无机酸难于回收等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对目前苯甲腈生产工艺复杂、以及使用昂贵催化剂、有害的金属盐和无机酸羟胺盐带来的设备腐蚀、催化剂再回收利用难、环境不友好等问题，提供一种由苯甲醛和离子液体型羟胺盐一步合成苯甲腈的方法。该方法利用离子液体型羟胺盐取代无机酸羟胺盐，离子液体同时为催化剂和溶剂(本方法使用的是双溶剂，分别是有机溶剂和离子液体)，无需加入有害的金属盐，实现了苯甲腈的一步清洁合成。

本发明的技术方案是：

一种环境友好的合成苯甲腈的方法，包括以下步骤：