過氧化氫在有機化工合成的應用

劉軍杰，索振華

（冀中工程技師學院，河北 邢臺 054000）

0 引言

過氧化氫作為推動有機化工合成生產的主要化合物，要充分運用現有的生產技術條件，讓過氧化氫在各類型的化學合成反應中發揮最大效用價值，不僅可以起到保護化學資源的綠色生態發展作用，也可以提高有機化工合成的生產效益。在有機化工合成的各類具體應用中，需要嚴格把控每一道生產工序，對過氧化氫在每種化學合成反應中的用量進行科學配比，按照規范化的生產標準進行有機化工合成。

1 概述

有機化工合成是將各類可以產生有效化學反應的化學物質放在特定條件中產生化學反應的技術應用過程，生產出用途更為廣泛的復雜有機化學物質，作為各類生產行業的產品原材料。有機化工合成是化學生產常見的技術手段，過氧化氫則是在有機化工合成中常見的應用化學物質。

過氧化氫相比較其它化合物的優勢在于，在特定的化學反應條件下，可以生產出高純度的過氧化氫，運用過氧化氫參與化學反應，能夠有效促進氧化產物的合成，適用于多個化學基本反應類型中，包括芳香烴的氧化反應，芳烴的臭氧化開環反應，羥基化合物的氧化反應，醇的氧化反應，烯烴的氧化反應，含氯、硫、磷等化合物的氧化反應等。

過氧化氫，H2O2，俗稱雙氧水。由過氧化氫的化學分子構成可以看出，過氧化氫具有較強的氧化性和還原性，經常作為催化劑應用于化學合成反應。在有機化工合成生產中，過氧化氫根據其化學特性可分為2 種類型，一種是在酸性介質中，過氧化氫的氧化性發揮要比堿性介質的發揮更加廣泛；另一種是在堿性介質中，過氧化氫的還原性發揮要比酸性介質的發揮更加廣泛。在不同介質中過氧化氫發揮著不同化學性質的用途，促進化學合成反應變化。過氧化氫的化學反應類型可以根據化學特性的2 種不同反應分為氧化化學反應和還原化學反應，在這2 種化學反應類型中，都能夠生產出無污染、無毒性的水和氧氣，推動有機化工合成的綠色生產發展。同時根據過氧化氫在有機化工合成中的具體應用，其產量需求大幅度提高，要配備足夠產量的過氧化氫，將其應用到化工產業生產和研發的工序中，并進一步完善過氧化氫在有機化工合成中的應用深度，降低化工生產應用的潛在安全隱患，不斷推動有機化工合成取得長足發展。

2 過氧化氫在有機化工合成中的具體應用

2.1 芳香烴的氧化反應

芳香烴作為主要化學反應物質在完成氧化反應時，可分為以下2 種表現形式。

（1）將金屬離子作為參與反應的化學物質，過氧化氫會和芳香烴發生化學反應，在反應過程中根據反應物質的用量、濃度配比產生不同程度的化學反應，基本化學表現較為強烈，在金屬離子參與的化學反應類型中，經過一系列化學物質的合成變化，所得合成產物中的化學分子構成種類較多，常見為混合物類型。化學反應機理的穩定性表現較差，要注意化學分子式的變化發展。

（2）將過氧化氫直接與芳香烴進行化學反應，在該化學類型表現中會加入一種物質為醋酸，幫助清理化學反應的過程環境，提高化學物質參與反應的純凈程度，獲得高純度的合成產物，提高有機化工合成的生產產物質量水平，在運用化學反應技術的條件下，優化有機化工合成產物的化學反應生產條件。

2.2 芳烴的臭氧化開環反應

芳烴類化合物中的苯環在過氧化氫的氧化反應中不容易被氧化，萘環在過氧化氫參與化學反應的過程中容易改變為開環的氧化狀態，生成芳烴的臭氧化開環反應，比如用間甲酚、對硝基苯酚、對硝基苯胺等化學物質常用作參與臭氧化反應。

根據3 種不同芳香族化合物質的反應速率可以得到化學反應結果，在溫度、pH 值相同的反應條件下，間甲酚的臭氧化反應速率較慢，對硝基苯胺的臭氧化反應速率與對硝基苯酚的臭氧化反應速率數值接近，對硝基苯胺的臭氧化反應速率較快。在酸性介質中，臭氧分解速率較慢，O3參與主要氧化過程；在堿性介質中，臭氧分解速率較快，羥基自由基參與主要氧化過程。

運用不同的芳香族化合物參與臭氧化化學反應，會得到不同的有機物合成產物結果，從中找出生產效益最佳的化學物質與過氧化氫參與化學合成反應。

2.3 羥基化合物的氧化反應

羥基化合物作為主要化學反應物質在完成氧化反應時，能夠保持較為穩定的氧化性質，確保化學合成反應的合成產物穩定性。常見參與共同化學的化合物應用分為醛類化合物、醇類化合物、酮類化合物3 種。

醛類化合物，主要由羥基和醛基2 大類化合物質按照分子連接組成，同時醛類化合物的氧化性較強，解除密封后接觸到外界空氣就開始參與氧化反應過程，也可以在銀氨溶液、氫氧化銅懸濁液的化學試劑溶液中完成氧化反應。

醛類化合物與過氧化氫完成化學反應后，可以合成羧酸類化合物。芳香醛作為醛類化合物中的一種，參與化學反應的過程中要保證其在堿性介質中完成與過氧化氫的化學反應，能夠產生的合成產物為甲酸酯。

醇也是羥基化合物中的重要組成部分，在烴類化合物中，通過運用羥基化學物質參與反應的變化過程來替換烴類化合物中的氫原子，獲得醇類化合物。醇類化合物和羥基化合物在一般情況下處于穩定飽和狀態，在羥基和苯環相連的情況下，可以變化合成烯醇類化合物，由此得到參與氧化反應的化合物質，將醇類化合物和烯醇類化合物共同和過氧化氫完成化學氧化反應。

酮類化合物在羥基化合物的氧化反應中的穩定性最佳，對有機化工合成的氧化劑氧化含量的要求更高，要投入較大產量的過氧化氫，即選擇強氧化劑用于參與化學反應，才能夠獲得有機化工物質的合成結果。

在特定化學反應條件中，設定好溫度、pH 值，運用過氧化氫參與化學反應，所得合成化合物能夠在其它化學合成反應中作為催化劑進行使用。由于酮類化合物與氧化性較強的過氧化氫參與反應，所得化合產物的分子構成式也較為復雜，需要較強的化工生產技術條件作為現實支撐。

2.4 醇的氧化反應

醇系列化合物只需要少量的過氧化氫就能發揮氧化作用完成化學反應，過氧化氫作為醇系列化合物參與化學合成反應的水溶劑，將醇系列化合物的氧化反應作用發揮到最大化。

醇系列化合物作為經常用于生產溶劑、燃料原材料的主要化學物質之一，其中一些醇系列化合物與過氧化氫參與化學反應后能夠轉化成醛類化合物、酮類化合物。比如將過氧化氫與甲醇共同作用于有機化工合成的化學反應，可以生成多種化學合成物。

常見的化學合成物分為乙二醇和甲醛2 類。

（1）乙二醇。需要在光線條件較為明亮的情況下完成氧化反應，所得產物為乙二醇。乙二醇是化工生產中常見的產品原材料化學物質，可以與水分子進行化學反應，降低作用物質的凝固點，比如將乙二醇廣泛應用于防凍裝置中。

值得注意的是，甲醇參與氧化反應中，因甲醇化學反應中所需過氧化氫含量較低，要特別重視過氧化氫的用量選擇，確保有機化工合成中生產過程的安全性和穩定性。

（2）甲醛。甲醛產物需要對甲醇進行催化氧化，由于甲醛具有刺激性氣味，吸入過多可對人體器官機能健康產生危害，在化學合成過程中也需要特別注意生產安全。醇系列化合物與過氧化氫參與反應合成的常見醛類化合物中，包括有仲醇、伯醇等，此類化合物不具備參與氧化反應的條件。

2.5 烯烴的氧化反應

烯烴與過氧化氫共同作用于參與有機化工合成反應，是化工生產中的重要生產工序。比如在大分子烯烴化合物中，過氧化氫的用途是作為催化劑與其它催化劑按照規范用量比例進行配比融合后作用于大分子烯烴化合物的氧化反應，在烯烴化合物中包含的長鏈不飽和脂肪酸醋，經過過氧化氫的催化作用，能夠應用到塑料的生產工藝中。

過氧化氫配合鎢酸的應用，能夠將長鏈進行氧化，產生開環反應，然后合成鄰二醇，首先過氧化氫作為氧化劑發生化學作用，合成鄰二醇，然后再發揮催化劑的化學作用，將烯烴氫基轉化為順式鄰二醇。

過氧化氫在烯烴的氧化反應中要明確何時作為氧化劑發揮主要作用，何時作為催化劑發揮主要作用，將產生不同的有機化合物質，經過一系列的氧化和催化完成合成反應。

2.6 含氯、硫及磷等化合物的氧化反應

含氯化合物在過氧化氫條件的支持下，常與胺系列化合物完成有機化工合成，所得合成物質是硝基、亞硝基類化合物等，可以應用到各類生產行業的污水處理方面，消除污水中的各類有機污染物，使得污水排放達到環保標準，降低對自然環境的污染危害，起到凈化大氣層環境的保護作用。

含硫化合物參與氧化反應中的化學表現較不穩定，在過氧化氫條件下，常見所得合成物質亞砜類化合物。比如硫酸與過氧化氫共同參與完成化學反應，可以生成亞砜類化合物；硫醚類化合物也能夠在過氧化氫的氧化反應中生成亞砜類化合物。另外在酸性介質中，甲酸鹽可以經過化學氧化反應后作為殺蟲劑的生產原材料，所得合成物為一類二硫化合物。

含磷化合物與過氧化氫參與化學反應時，在堿性介質中，含磷化合物能夠經過過氧化氫產生耦合反應，所得產物為烯烴類化合物，可以用于生產胡蘿卜素，能夠有效促進烯烴類化合物在有機化工合成中的技術應用。

3 結語

在有機化工合成中的過氧化氫具體應用是根據不同化學反應的具體表現展開研究，結合現代化化學技術在有機化工合成中的實踐應用，將過氧化氫作為主要化合物拓展化工生產渠道。同時大部分化工生產領域從生產環境、生產技術、生產設備等方面都在不斷優化，為過氧化氫的化學合成反應創造更加便利的生產條件，在確保生產安全的前提下對不同化學合成反應進行靈活性的創新應用，開拓過氧化氫的應用新價值。