Окисление алкилароматических соединений до кислот

Окислению до бензойной кислоты подвергают толуол, этилбензол, ксилолы.

Бензойная кислота – кристаллическое вещество, используется для получения фенола и как консервант в сельском хозяйстве.

Процесс протекает в жидкой фазе при 120-150 °С и давлении 0,5 МПа. В качестве катализатора используют соли кобальта (III). Реактор -барботажная колонна.

Важное значение имеет продукты окисления ксилолов. Ксилолы окисляют до ароматических двухосновных кислот. Наибольшее значение имеет терефталевая кислота, сырьем для получения которой является п-ксилол.

В отличие от моноалкилбензолов окисление полиметилбензолов молекулярным кислородом в присутствии солевых катализаторов обычно завершается образованием лишь монокарбоновой кислоты.

Это объясняется тем, что появившаяся карбоксильная группа сильно дезактивирует оставшуюся метильную группу, лишая ее способности к дальнейшему окислению. В более жестких условиях (260-280 °С и 7 МПа) можно окислить и вторую метильную группу, но выход дикарбоновой кислоты составляет всего 40-60 %.

Перевод карбоксильной группы в сложноэфирную снимает дезактивирующее действие карбоксильной группы. На этой основе разработан четырехстадийный процесс получения диметилтерефталата, состоящий в окислении п-ксилола в п-толуиловую кислоту, этерификаиии последней метиловым спиртом, окислении эфира п-толуиловой кислоты в моноэфир терефталевой кислоты и его этерификации в диметилтерефталат:

Катализатор в виде растворимой в углеводороде соли кобальта используют в количестве 0,05-0,2 %. Температура находится в пределах 120-200 °С, причем ее выбор обусловлен растворимостью кислоты в реакционной массе. Для сохранения реакционной массы в жидком состоянии и уменьшения уноса требуется давление от 0,2 до 1-1,5 МПа. Выделяющееся тепло отводится за счет испарения образующейся воды и углеводорода. Выход ароматических кислот составляет 90-97 %.

Побочными продуктами являются муравьиная кислота и диоксид углерода. Кроме того, образуется побочный продукт неполного окисления - п-карбоксибензальдегид, который вызывает окраску полимера.

Для получения диметилтерефталата из п-ксилола в одном реакционном аппарате совмещают стадии окисления п-ксилола и метил-п-толуилата. В эфиризаторе проводят обе реакции этерификации - п-толуиловой кислоты и монометилтерефталата.