烷基苯腈是非常重要的精细化学品,烷基苯腈及其衍生物广泛应用于医药、农药、颜料、染料、橡胶、光电材料等领域。氨氧化法是制备芳香腈的最好方法之一,然而烷基苯腈却难以传统的气相或液相氨氧化方法得到,对于有多个反应基团的底物来说,传统的气相或液相氨氧化所得产物的收率或选择性非常低。本论文提出一种制备烷基苯腈的新方法,即以廉价易得的烷基苯为原料,先通过氯甲基化反应得到烷基苄氯,然后再通过氨氧化反应,高收率、高选择的得到烷基苯腈。主要包括以下几个方面的内容:1.以甲苯、乙苯和异丙苯为原料,无水氯化锌和盐酸为催化剂,多聚甲醛和盐酸组成氯甲基化试剂,对烷基苯氯甲基化反应进行了系统的研究。探讨了原料比、催化剂用量、盐酸用量、反应温度、反应时间等条件对反应的影响,得到最佳工艺条件为:甲苯与多聚甲醛的摩尔比为4:1,催化剂ZnCl2的摩尔用量为多聚甲醛的0.6倍,盐酸用量为6 mL,反应温度为60℃,反应时间为6 h;在此条件下甲苯、乙苯和异丙苯氯甲基化反应制备相应的烷基苄氯的收率分别为84.9%、90.6%和86.7%。该方法反应条件温和,产品收率高。2.利用烷基苄氯中反应基团活性不同,进行选择性地氨氧化反应,可以高收率地制备烷基苯腈。催化剂和反应条件对催化剂活性和产物的选择性影响较大。钒氧化物中添加适量的铬和磷等组分形成复合氧化物后可改善催化剂性能。以VCrO/SiO2为催化剂,通过正交试验和单因素实验筛选出烷基苄氯选择性氨氧化反应的最佳工艺条件,甲基苄氯最佳反应条件为:空比10,氨比5,空速240 h-1,反应温度240℃,此时甲基苄氯的转化率为97.4%,甲基苯腈收率为87.8%,选择性为90.2%。乙基苄氯最佳反应条件为:空速410 h-1,空比15,氨比5,温度250℃。此时的乙基苄氯的转化率为97.4 %,乙基苯腈的摩尔收率为84.5 %,选择性为86.8 %。异丙基苄氯最佳反应条件为:空速550 h-1,空比15,氨比5,温度260℃。此时的异丙基苄氯的转化率为92.8%,异丙基苯腈的摩尔收率为89.7%,选择性为96.6%。产物中二腈的含量均低于0.5%。利用该方法制备甲基苯腈,与传统的氨氧化方法相比,可以极大地提高收率和选择性;并且这是第一例通过氨氧化的方法制备乙基苯腈和异丙基苯腈的例子。3.VCrO/SiO2催化剂使用一段时间后,活性逐渐降低,通过BET、XPS、XRD、IR等手段对VCrO/SiO2催化剂使用前后的表征发现,催化剂使用后表面覆盖有碳和氯化铵,其中积碳是使催化剂失活的主要原因。失活后催化剂通空气或O2高温下活化可以使其活性基本恢复。该制备烷基苯腈的方法与其它方法相比原料价廉易得,反应路线短,反应温度低,收率高,选择性好;具有较高的经济价值和较好的应用前景。