綠色氧化技術合成環己酮

摘 要：環己酮在化工行業中有著十分廣泛的用途。在工業上它的合成主要是采用鋅鐵催化，在一定的高溫下進行氧化脫氫來制得。在實驗室中，為了得到環己酮常采用的方法是用環己醇作原料，用漂白粉作氧化劑，反應的環境是弱酸性的。但這些制備方法或是反應條件苛刻不易實現，或是反應的過程中會產生有害物質，不利于后續的處理。因此開發綠色氧化技術合成環己酮是十分有必要的。

關鍵詞：環己酮；雙氧水；綠色；氧化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.014

綠色化學又被稱為環境友好化學，在它的基礎上有一種新的合成技術叫做綠色合成技術。該項技術的目標是采用化學的方法盡量減少甚至消除化學生產過程中產生對人類健康或生態環境造成危害的物質，在最理想的狀態下即達到不使用有毒有害物為原材料，生產過程中不產生有毒有害物質且不產生廢物的目的。這種技術改變了以前先污染后治理的思路，直接在源頭上減少污染物的產生。雙氧水是一種在化學合成中廣泛應用的試劑，其具有綠色、無污染以及高活性的特點，是一種很好的氧化劑，開發用雙氧水合成環己酮的綠色氧化技術是未來的發展趨勢，有著廣闊的應用前景。

1 綠色氧化技術的重要性

在化學品的生產過程中，氧化反應是最常用到的一種化學反應，因此要想實現綠色生產，尋找到綠色無污染的氧化劑是十分重要的。例如采用分子氧、雙氧水以及臭氧等，它們在反應的過程中不會產生污染，另外，還要找出合適的高效的催化劑，并且研究出最有效的反應路徑，這樣才能再通過各種強化方法來制備出性能良好的化學產品且生產過程中不產生有毒有害物質。綠色氧化技術的發展對于資源的有效利用以及環境的保護有著重大的促進作用，因此在未來的發展中有著深遠的意義。

2 環己酮的用途及生產

環己酮在有機化工中是十分重要的原料，在合成橡膠以及纖維等領域有著廣泛的應用。它是合成己內酰胺，己二酸的主要中間體，且在合成香料以及膠粘劑的過程中是主要的原料，它也可以作為助劑應用在精細化學品中，在印刷以及回收塑料等方面也有著較大的使用價值。

傳統的制備環己酮的方法是利用苯作為原材料，采用加氫的方式來生產出環己烷，之后利用催化氧化反應來制備得到環己酮，或者是將苯加氫生成環己醇，之后經過脫氫反應得到環己酮。之后這種方法經過不斷地演變，一個荷蘭的公司研發出了用苯酚加氫，僅通過一步反應即可制取環己酮的方法，從而使得制備環己酮進入了工業化的階段，但該法生產環己酮有一個缺點，那就是苯酚的成本較高，從而限制了環己酮的生產。在實驗室中常用的制備環己酮的方法是用鋅鐵作為催化劑，在400-500攝氏度在條件下進行氧化脫氫，反應的原材料是環己醇，氧化劑通常采用漂白粉，且反應要在弱酸性的環境中完成。此法的反應條件較苛刻，操作不易。還可以采用的一種方法是利用鉻酸氧化法來得到環己酮，該法在制備環己酮的過程中會產生六價鉻，其具有較強的毒性且具有致癌性，因此對環境的污染較嚴重，不建議大規模使用。

3 綠色氧化劑雙氧水在化學合成中的應用

雙氧水作為一種氧化劑能夠提供活性較高的氧原子，且其價格低廉使用過程更加安全。利用雙氧水作為氧化劑，其反應的產物是水，氧化性比分子氧還要高。因此是一種十分理想的可以作為氧化性較強的氧化劑應用在綠色化學的過程中。由于環己酮在工業上應用較為廣泛，因此開發高效且生產過程無污染的制備環己酮的方法是各國研究學者所追求的。之前的傳統的制備環己酮的方法由于成本較高，或反應較復雜或會對環境產生較嚴重的污染而越來越不適應當下構建環境友好型社會的發展需要，研究綠色高效的制備工藝是十分必要的。本文以環己醇作為反應的原材料，利用反應過程中不產生污染的雙氧水作為氧化劑，為工藝生產環己酮探索一條有一定參考價值的工藝指標。

4 綠色氧化技術合成環己酮

為了實現合成環己酮的化學過程綠色化，采用雙氧水作為氧化劑探討制備環己酮的合成工藝，利用環己醇制備環己酮，在反應的過程中的比較關鍵的環節是適宜且高效的催化劑的篩選以及反應過程中的工藝參數的確定。制備環己酮的在以雙氧水作為氧化劑制備環己酮的實驗過程中，以鎢酸鈉為主催化劑，并在反應過程中加入一些酸性配體來氧化環己醇最終制得環己酮。這種制備工藝具有原子利用率高的特點，且在化學反應的過程中不需要使用有機溶劑，反應的條件相對較溫和，且不會產生有毒有害物質，因此是一種新型的，制備環己酮的較好的方法。

在采用綠色氧化技術合成環己酮的過程中，需要考慮的因素較多，首先是催化劑的篩選，其次催化劑的使用量、雙氧水的用量、反應時的溫度以及反應的時間都會對制得的環己酮的性能以及產率產生較大的影響，最后要在所選出的各個工藝參數下進行驗證試驗，從而證明實驗的方法準確可靠。

通過單因素實驗得到在生產環己酮的過程中，當所加入的原材料環己醇用量為2mL時，所需催化劑為0.008g，雙氧水用量為2.5mL，最佳的反應溫度為85攝氏度，反應8h時，環己酮的產率可達到92.6%。

5 總結

本文研究了利用綠色氧化劑即雙氧水作為氧化劑將環己醇經一系列反應制備環己酮的方法。利用雙氧水來氧化合成有機物，具有較多的優點，如其氧化活性較高，價格較為低廉，且反應后的產生是水，反應的過程中不產生有毒有害物質。綠色氧化技術由于更加適應當下人們對環境要求較高的趨勢，因此具有較好的發展前景。

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作者簡介：李真（1994-），男，湖南婁底人，學生。