2,4-二甲基苯甲醛是重要的精细化工中间体,广泛应用于医药,高分子材料,染料,农药及其他有机合成.特别要指出该醛可以用于合成聚丙烯成核透明剂,是新一代无毒塑料助剂,广泛应用于食品包装材料.传统的合成2,4-二甲基苯甲醛的方法很多,但一概都是沿用一般的有机合成的方法,合成的工艺路线长,步骤繁,辅助材料用得多,反应条件苛刻,副反应多,产品收率低,且精制相当困难,废弃物多,环境污染严重,在环保意识日益增长的21世纪,上述的传统的有机合成方法受到限制,甚至被淘汰.
2,4-二甲基苯甲醛现有的合成工艺过程分三步合成,分解和精制.
(1)以干燥的间二甲苯和CO为原料,液体超强酸HF-BF 3 为催化剂,在低于0℃和加压2.0MPa的条件下,使间二甲苯与CO反应生成2,4-二甲基苯甲醛的稳定络合物.该反应快速进行,并放出大量的反应热,因此必须不断搅拌和维护低温以利于CO气体的吸收.
(2)分解由合成反应器出来的络合物送入分解塔进行分解,以苯为加热介质,控制温度＞100℃和0.4MPa下,以热的苯蒸气来加热2,4-二甲基苯甲醛络合物,使其分解得到粗制2,4-二甲基苯甲醛,2,4-二甲基苯甲醛络合物分解后,易挥发的HF,BF 3 由塔顶分离,经冷却后HF液化,BF 3 因沸点为-100℃,所以乃呈气态,二者分别循环再返回合成塔.
(3)精制由分解塔底部排出的产物为粗制产物,其中含有苯,未反应的间二甲苯,以及低沸点物和高沸点物.通过蒸馏进行分离,苯返回分解塔,未反应的间二甲苯返回合成反应器,最后分离出低,高沸点物后,得到纯净的2,4-二甲基苯甲醛产品.
以上所述方法是目前工业上制备2,4-二甲基苯甲醛的主要方法之一,但存在不少弊端.首先,合成条件相当苛刻.合成时使用液体超强酸HF-BF 3 作为催化剂,该物质具有极强的腐蚀性,连玻璃也被腐蚀,所以这个合成系统中所有的合成设备,管道,阀门及测量仪表都要使用耐HF和BF 3 腐蚀的材质,从而使设备的造价和维修费用昂贵.
第二,合成时需要维持低温和高压.由于这个反应是放热反应,瞬间放出大量的反应热,因此反应器内要配备搅拌,导热和致冷系统,以确保体系反应温度＜0℃,才能维持稳定的合成条件.
第三,HF-BF 3 是一种良好的甲酰化催化剂,在相同的温度下它对间二甲苯的异构化和歧化等反应同样也有很强的催化作用,所以若在间二甲苯和CO的合成反应中反应条件若有失调,可能会使二甲苯的异构化和歧化反应变得相当严重,从而难以得到目标产物.
第四,分解反应塔构造复杂,技术操作颇为困难,只有在物料平衡和热量平衡下,才能使该塔平稳运行.
第五,精制困难.所用的原料为碳八芳烃,一般碳八芳烃有四种异构体,即邻二甲苯,间二甲苯,对二甲苯和乙基苯.在HF-BF 3 催化剂存在下,通过CO甲酰化,乙基苯可生成乙基苯甲醛,其沸点231℃和2,4-二甲基苯甲醛的沸点233℃仅相差2℃,很难分离,从而影响了的沸点233℃仅相差2℃,很难分离,从而影响了2,4-二甲基苯甲醛的纯度和使用价值.
为了克服传统的有机合成方法中如上所述步骤的诸多弊端,一种洁净的,无污染的,高选择性的合成方法表现出强大的生命力,它是由电化学与有机化学两学科交叉发展出来的有机电合成的方法.本方法以三甲苯为原料,选择性电解氧化法来合成2,4-二甲基苯甲醛.其特征在于,在无隔膜电解槽中,以Pb为阴极,Pb,含Pb合金或PbO2为阳极,通入直流电电解MnSO 4 -H 2 SO 4 电解液,制得锰的高价氧化物即Mn氧化媒质,然后将Mn氧化媒质移至氧化反应器内,氧化1,2,4-三甲苯生成2,4-二甲基苯甲醛,再经减压精馏即可制得纯度＞98.0%的2,4-二甲基苯甲醛.
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