绿色氧化技术合成环己酮

摘 要：环己酮在化工行业中有着十分广泛的用途。在工业上它的合成主要是采用锌铁催化，在一定的高温下进行氧化脱氢来制得。在实验室中，为了得到环己酮常采用的方法是用环己醇作原料，用漂白粉作氧化剂，反应的环境是弱酸性的。但这些制备方法或是反应条件苛刻不易实现，或是反应的过程中会产生有害物质，不利于后续的处理。因此开发绿色氧化技术合成环己酮是十分有必要的。

关键词：环己酮；双氧水；绿色；氧化

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

绿色化学又被称为环境友好化学，在它的基础上有一种新的合成技术叫做绿色合成技术。该项技术的目标是采用化学的方法尽量减少甚至消除化学生产过程中产生对人类健康或生态环境造成危害的物质，在最理想的状态下即达到不使用有毒有害物为原材料，生产过程中不产生有毒有害物质且不产生废物的目的。这种技术改变了以前先污染后治理的思路，直接在源头上减少污染物的产生。双氧水是一种在化学合成中广泛应用的试剂，其具有绿色、无污染以及高活性的特点，是一种很好的氧化剂，开发用双氧水合成环己酮的绿色氧化技术是未来的发展趋势，有着广阔的应用前景。

1 绿色氧化技术的重要性

在化学品的生产过程中，氧化反应是最常用到的一种化学反应，因此要想实现绿色生产，寻找到绿色无污染的氧化剂是十分重要的。例如采用分子氧、双氧水以及臭氧等，它们在反应的过程中不会产生污染，另外，还要找出合适的高效的催化剂，并且研究出最有效的反应路径，这样才能再通过各种强化方法来制备出性能良好的化学产品且生产过程中不产生有毒有害物质。绿色氧化技术的发展对于资源的有效利用以及环境的保护有着重大的促进作用，因此在未来的发展中有着深远的意义。

2 环己酮的用途及生产

环己酮在有机化工中是十分重要的原料，在合成橡胶以及纤维等领域有着广泛的应用。它是合成己内酰胺，己二酸的主要中间体，且在合成香料以及胶粘剂的过程中是主要的原料，它也可以作为助剂应用在精细化学品中，在印刷以及回收塑料等方面也有着较大的使用价值。

传统的制备环己酮的方法是利用苯作为原材料，采用加氢的方式来生产出环己烷，之后利用催化氧化反应来制备得到环己酮，或者是将苯加氢生成环己醇，之后经过脱氢反应得到环己酮。之后这种方法经过不断地演变，一个荷兰的公司研发出了用苯酚加氢，仅通过一步反应即可制取环己酮的方法，从而使得制备环己酮进入了工业化的阶段，但该法生产环己酮有一个缺点，那就是苯酚的成本较高，从而限制了环己酮的生产。在实验室中常用的制备环己酮的方法是用锌铁作为催化剂，在400-500摄氏度在条件下进行氧化脱氢，反应的原材料是环己醇，氧化剂通常采用漂白粉，且反应要在弱酸性的环境中完成。此法的反应条件较苛刻，操作不易。还可以采用的一种方法是利用铬酸氧化法来得到环己酮，该法在制备环己酮的过程中会产生六价铬，其具有较强的毒性且具有致癌性，因此对环境的污染较严重，不建议大规模使用。

3 绿色氧化剂双氧水在化学合成中的应用

双氧水作为一种氧化剂能够提供活性较高的氧原子，且其价格低廉使用过程更加安全。利用双氧水作为氧化剂，其反应的产物是水，氧化性比分子氧还要高。因此是一种十分理想的可以作为氧化性较强的氧化剂应用在绿色化学的过程中。由于环己酮在工业上应用较为广泛，因此开发高效且生产过程无污染的制备环己酮的方法是各国研究学者所追求的。之前的传统的制备环己酮的方法由于成本较高，或反应较复杂或会对环境产生较严重的污染而越来越不适应当下构建环境友好型社会的发展需要，研究绿色高效的制备工艺是十分必要的。本文以环己醇作为反应的原材料，利用反应过程中不产生污染的双氧水作为氧化剂，为工艺生产环己酮探索一条有一定参考价值的工艺指标。

4 绿色氧化技术合成环己酮

为了实现合成环己酮的化学过程绿色化，采用双氧水作为氧化剂探讨制备环己酮的合成工艺，利用环己醇制备环己酮，在反应的过程中的比较关键的环节是适宜且高效的催化剂的筛选以及反应过程中的工艺参数的确定。制备环己酮的在以双氧水作为氧化剂制备环己酮的实验过程中，以钨酸钠为主催化剂，并在反应过程中加入一些酸性配体来氧化环己醇最终制得环己酮。这种制备工艺具有原子利用率高的特点，且在化学反应的过程中不需要使用有机溶剂，反应的条件相对较温和，且不会产生有毒有害物质，因此是一种新型的，制备环己酮的较好的方法。

在采用绿色氧化技术合成环己酮的过程中，需要考虑的因素较多，首先是催化剂的筛选，其次催化剂的使用量、双氧水的用量、反应时的温度以及反应的时间都会对制得的环己酮的性能以及产率产生较大的影响，最后要在所选出的各个工艺参数下进行验证试验，从而证明实验的方法准确可靠。

通过单因素实验得到在生产环己酮的过程中，当所加入的原材料环己醇用量为2mL时，所需催化剂为0.008g，双氧水用量为2.5mL，最佳的反应温度为85摄氏度，反应8h时，环己酮的产率可达到92.6%。

5 总结

本文研究了利用绿色氧化剂即双氧水作为氧化剂将环己醇经一系列反应制备环己酮的方法。利用双氧水来氧化合成有机物，具有较多的优点，如其氧化活性较高，价格较为低廉，且反应后的产生是水，反应的过程中不产生有毒有害物质。绿色氧化技术由于更加适应当下人们对环境要求较高的趋势，因此具有较好的发展前景。

参考文献：

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作者简介：李真（1994-），男，湖南娄底人，学生。