Получение бензойной кислоты и ее аналогов

При окислении толуола и его производных хромовой кислотой, азотной кислотой, перманганатом калия и другими сильными окис­лителями образуются соответствующие карбоновые кислоты.

Окисление хромпиком в серной кислоте применяется в произ­водстве о- и n-нитробензойных кислот:

Установлено, что чем ниже температура реакции, тем выше должна быть концентрация серной кислоты.

Бихроматы применяются в качестве окислителей не только в среде серной кислоты, но и в нейтральных растворах. Так, окисле­ние толуола водным раствором бихромата при давлении 20 МПа и 305-315°С приводит к получению соли бензойной кислоты:

С₆Н₅СН₃ + Na₂Cr₂0₇ → C₆H₅COONa + Cr₂O₃ + NaOH + Н₂О

2NaOH + Na₂Cr₂О₇ → 2Na₂CrO₄ + Н₂О

C₆H₅CH₃ + 2Na₂CrО₄ → C₆H₅COONa + Cr₂O₃ + 3NaOH

Поскольку хроматы реагируют значительно медленнее, чем би­хроматы, к реакционной массе целесообразно добавлять некоторое количество кислоты (например, бензойной), чтобы нейтрализо­вать образующуюся щелочь.

В этих же условиях окисляются до соответствующих карбоновых кислот производные толуола.

Весьма удобным (но относительно дорогим и дефицитным) окислителем является перманганат калия. Окисление обычно ве­дут постепенным добавлением твердого перманганата к водному раствору или суспензии окисляемого вещества. В тех случаях, ко­гда выделяющаяся щелочь может повредить продукту (например, способствовать омылению ацильного производного), к реакцион­ной массе добавляют сульфат магния. Таким образом, получают 4-нитро-2-ацетаминобензойную кислоту, 4-хлор-2-ацетаминобензойную кислоту и некоторые другие промежуточные продукты:

Окисление метильной группы до карбоксильной кислородом воздуха требует применения катализаторов. Окисление толуола до бензойной кислоты кислородом воздуха протекает при 140 °С и 0,3-0,4 МПа в присутствии нафтената кобальта.

Для разделения образующейся смеси продуктов реакционную массу обрабатывают раствором соды. Бензойная кислота в виде бензоата натрия переходит в водный слой и затем может быть выделена из него подкислением.

Органический слой содержит не вступивший в реакцию толуол, а также образовавшиеся в качестве побочных продуктов дифенил, бензиловый эфир бензойной кислоты и бензальдегид. Органиче­ский слой разделяют на составные части дистилляцией. Толуол и бензальдегид возвращают на окисление.

Бензойную кислоту можно получить также окислением смеси бензилхлорида и бензилидендихлорида хлорной известью.

Практическое применение получил метод производства бензой­ной кислоты каталитическим декарбоксилированием фталевого ан­гидрида:

Процесс проходит при пропускании смеси паров фталевого ан­гидрида и воды через катализатор при 400°С. Продукт реакции улавливается водой. Выход бензойной кислоты, получаемый по этому методу, около 85% от теоретического.