第7章氧化2005.ppt
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1、第七章 氧 化,概述,有机分子中氧原子增加或氢原子减少的反应叫氧化反应. 一种氧化剂可以氧化不同的有机物得到不同的产物,同一种有机物可以用不同的氧化剂氧化得到不同的产物. 两大类:空气氧化反应和化学氧化反应.,7.1 空气液相氧化,特征: 氧化剂为空气中的氧气,反应物为液体或溶液,用催化剂催化或引发剂引发. 工业产品: 有机过氧化物,醇,醛,酮,羧酸等. 物品及材料的老化,本质上也是空气氧化反应发生.,空气液相氧化反应历程,反应历程: 自由基反应历程. 链的引发:碳氢键的均裂为特征.(热能,光幅射,自由基引发,变价金属盐),空气液相氧化反应历程,高温引发反应是不利的,会引起链的断裂,产物的选择
2、性太差.所以用自由基引发剂引发效果较好. 常用的引发剂是偶氮二异丁腈(AIBN). 常用的催化剂是可变价金属盐,如: Co, Cu, Mn, V, Cr, Pb等金属盐.,空气液相氧化反应历程,链的传递:烷基自由基与氧作用生成有机过氧化物和再生成烷基自由基的过程.,空气液相氧化反应历程,链的终止: 自由基与自由基结合销毁自由基. 许多有机过氧化物在无金属离子的催化下是稳定的,就成为最终产物.,空气液相氧化反应历程,在金属离子的催化下,过氧化物会发生分解,形成醇,醛,酮或羧酸等产物.,空气液相氧化反应历程,自动氧化的主要影响因素,1.引发剂和催化剂 如果生产有机过氧化物,用自由引发剂引发,绝对不
3、能有金属离子存在. 生产醇,醛,酮,羧酸时, 则用金属离子催化.金属离子有变价的特点,例: Co2+ , Mn2+ .其低价态的金属离子可以被空气中的氧气氧化成高价态.,自动氧化的主要影响因素,1.引发剂和催化剂 一般用醋酸钴,油酸钴或环烷酸钴.用量为百分之几或万分之几.也有用醋酸锰作催化剂或与醋酸钴一起使用. 注意: 刚开始反应非常慢,这是因为自由基的量需要积累到一定的量反应才能显示出来.这叫“诱导期”.如果自由基的量积累到高浓度,不能及时分解,在高浓度下突然大量分解,会出现爆炸的危险.所以自由基反应特别要注意防范和控制.,自动氧化的主要影响因素,2.被氧化物的结构 反应活性: 叔C-H键仲
4、C-H键伯C-H键 如果有苯环,则氧化主要发生在苄基位.,自动氧化的主要影响因素,3. 原料质量的影响 原料中的自由基捕获剂使反应变慢或中止反应. 例:酚,胺,醌,烯烃等 4. 氧化深度的影响 许多反应不要氧化得太彻底,即单程转化率不要太高,否则常常会出现焦油状的产物,使产物的总得率低.常常单程转化率为25%前后就让反应物料离开反应区停止反应,原料可以回收使用.如果原料不能回收则要注意. 这要根据具体反应来确定.(例:DSD酸, 100%),7.1 空气液相氧化,苯甲酸(食品防腐剂),苯甲醛(化工中间体),7.1 空气液相氧化,对羟基苯甲醛(合成大茴香醛的原料),7.1 空气液相氧化,环已醇,
5、环已酮,已二酸(合成尼龙66的原料),7.1 空气液相氧化,对苯二甲酸(合成涤纶的原料),7.1 空气液相氧化,异丙苯过氧化氢(合成苯酚),7.1 空气液相氧化,蒎烷过氧化氢(合成芳樟醇),7.2 空气的气-固相接触催化氧化,有机物的蒸汽与空气一起通过催化剂(固体)床进行氧化反应. 特点: 1.空气氧化,成本低 2.反应速度快,生产能力大 3.反应温度高,一般300摄氏度以上,要求原料及产物的热稳定性好. 4.筛选催化剂难度大,控制反应条件非常严格. 5.反应设备全部用固定床工艺.(设备见p27图2-11),7.2 空气的气-固相接触催化氧化,丙烯醛(生产甘油和蛋氨酸的原料),7.2 空气的气
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