异辛酸(又称2-乙基己酸)是一种重要的精细化学品,广泛用于涂料、油墨、塑料、医药、农药、国防等领域。异辛酸是环烷酸的替代化学品,大部分用于生产异辛酸的金属盐。通常情况下,异辛酸盐的性能优于环烷酸盐,用途更加广泛。目前,合成异辛酸的原料主要有异辛烯醛、异辛醛、异辛醇。异辛烯醛、异辛醛为有机中间产品,产品性能不稳定,在工业上没有规模生产。由异辛醇合成异辛酸的方法主要有两类:一是采用高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸等强氧化剂,产品组成复杂、污染十分严重;二是先采用氢氧化钠脱氢氧化得到异辛酸钠,然后再进行酸化制取异辛酸,工艺路线长,危险性大,腐蚀、污染严重。上述两类方法都不是制取异辛酸的理想合成方法。工业上,生产异辛醇的工艺成熟,成本不断降低,且异辛醇产能已达饱和状态,研究异辛醇氧化合成异辛酸已成为当今研究异辛醇在化工领域新用途的热点之一。本研究以异辛醇为原料,采用绿色的催化剂、氧气直接氧化方法制取异辛酸。分别研究了以磷钨酸季铵盐、二氧化硅负载磷钨酸季铵盐、铁系和铝系尖晶石为催化剂,采用氧气直接氧化,在较温和的条件下制取异辛酸。实验研究了氧化反应的影响因素及工艺过程。研究了磷钨酸季铵盐催化氧气直接氧化制取异辛酸的反应机理。以复分解法合成的磷钨酸季铵盐为催化剂,异辛醇氧气直接氧化制取异辛酸的适宜条件为:磷钨酸与十六烷基三甲基氯化铵的摩尔配比1:3、催化剂用量3%、反应温度85℃、反应时间18h,异辛酸的收率高达72%;采用溶胶-凝胶法制备的二氧化硅负载磷钨酸季铵盐作催化剂,反应条件为:30%负载量的磷钨酸季铵盐用量为4%、反应温度85℃、反应时间24h,异辛酸的收率达到59%,负载型的磷钨酸季铵盐催化剂可以重复使用;采用溶胶-凝胶法制备的铁系尖晶石作催化剂,在固定床反应器中考察了催化剂性能,异辛醇氧气氧化合成异辛酸的工艺条件为:反应温度为320℃、压力0.4MPa、空速3h-1,异辛酸的收率达33%。利用IR、UV、XRD、BET、SEM、粒度等分析仪器对催化剂进行了表征。采用GC、IR对氧化产物进行了分析检测。