ונילין טהור ניתן לחלק לונילין טבעי ולונילין סינטטי לפי שיטות הייצור. ונילין טבעי מגיע בעיקר מפולי וניל והוא מסונתז על ידי ביוטכנולוגיה באמצעות חומרי גלם טבעיים. בהשוואה לונילין סינטטי, המחיר של ונילין טבעי הוא פי 50-200 מזה של ונילין סינטטי. לכן, ונילין טבעי משמש רק במספר קטן של הזדמנויות עם צרכים מיוחדים. השימוש בפועל בונילין הוא בעיקר ונילין סינטטי.
תהליך חצי סינתטי תוך שימוש בתמצית טבעית כחומר גלם:
בשלב המוקדם של ייצור הונילין, המיצוי של קוניפרין, אאוגנול וספרול מחומרי גלם טבעיים בוצע בעיקר בשיטה חצי סינתטית; עם הפחתת חומרי הגלם הטבעיים, ייצור הליגנין בפסולת לייצור נייר נשלט מאוחר יותר על ידי שיטת החמצון.
(1) שיטת יוגנול
בתנאים אלקליים, אאוגנול עובר איזומריזציה לייצור איזואוגנול נתרן, ואז נתרן איזואוגנול מחומצן לנתרן ונילין על ידי חמצון, ואז ונילין מתקבל על ידי החמצה. המחמצן יכול להיות נתרן חמצן, אשלגן פרמנגנט, חמצן, אשלגן פראט ועוד. ניתן לחלק את תהליך החמצון לחמצון ישיר ועקיף.
שיטת החמצון העקיפה היא להגיב עם אנהידריד אצטי כדי ליצור איזואוגנול אצטט מאיזומריזציה של נתרן איזואוגנול של אאוגנול, ולאחר מכן לבצע הידרוליזה לונילין במדיום חומצי לאחר החמצון.
בנוסף, נעשה שימוש גם בשיטה של נתרן isoeugenol אלקטרוליטי. לונילין המתקבל בשיטה זו יש ניחוח טהור אך עלות גבוהה.
(2) שימוש בלינוסולפונט כחומר גלם
ב-1938, כמה חברות בארצות הברית החלו להשתמש בלינין לייצור ונילין. כ-50 אחוז (חומר מוצק) מפסולת הבישול הסולפיטית המוזרקת על ידי מפעל הנייר שמשתמש בסולפיט לייצור עיסת הוא ליגנוסולפונט.
תהליך הפקת ונילין משקה פסולת עיסת סולפיט כולל ריכוז, נטרול, חמצון, החמצה, מיצוי, זיקוק ועוד שלבים. טכנולוגיה זו נמצאת בשימוש כבר יותר מחצי מאה, וגם התהליך נמצא בשיפור. לדוגמה, החמצון של אלקלי-ניטרובנזן משתנה לחמצון קטליטי באוויר, וריכוז נוזל ההזנה מוחלף בשיטה המסורתית של ריכוז חימום על ידי תהליך האולטרה סינון החדש; תהליך שלאחר הטיפול של מיצוי ונילין מתמיסת חמצון החליף גם את תהליך מיצוי החומצה האחורי יחסית בתהליכים מתקדמים כגון מיצוי אלקליין, מיצוי חילופי יונים ומיצוי פחמן דו חמצני.
נכון לשנת 2014, רק מפעלי נייר בודדים בארץ ובחו"ל השתמשו בלינוסולפונט כחומר גלם לסינתזה של ונילין על מנת לטפל בפסולת ייצור נייר. תהליך הייצור של שיטת ליגנין מזוהם מאוד, איכות המוצר נמוכה ותכולת יוני המתכות הכבדות של ונילין המיוצרות גבוהה, אשר לא ניתן להשתמש בהן בתעשיית המזון והתרופות באופן כללי. רובם הפסיקו את הייצור, ומדינות רבות נטשו את מסלול התהליך הזה.
(3) 4-שיטת מתילגואיקול
4-methylguaiacol exists in the light component of pine tar, a by-product of forest chemicals, and its scientific name is p-methyl-o-methoxyphenol. Its production method is to dissolve 4-methylguaiacol in solvent and directly oxidize to obtain vanillin. The raw material comes from nature, and the product has pure fragrance. This process has only one reaction step, the reaction conversion rate can reach 96%, the process route is short, the total yield is>75 אחוזים, הטיפול לאחר הטיפול הוא פשוט, שלושת הפסולת שנוצרת מועטה מאוד, וטון אחד של מוצר מייצר כ-3 טון שפכים, ויכולת הטיפול קטנה. נכון לשנת 2014, רק חברה אחת בסין אימצה מסלול תהליך זה לייצור. החיסרון בשיטה זו הוא שיש מעט מקורות לחומרי גלם.
סינתזה מוחלטת של גואיקול
השם הכימי של גואיקול הוא o-methoxyphenol. הסינתזה של ונילין מגואיקול כוללת בעיקר שני מסלולי תהליך: תהליך ניטריפיקציה (תהליך ONCB) ותהליך חומצה גליאוקסילית. לפני 2005, מפעלי ייצור ונילין מקוריים רבים בסין השתמשו בעיבוי פורמלדהיד וגואיקול ובחמצון p-nitroso-N, N-dimethylaniline כדי לייצר ונילין. מאוחר יותר, עם היישום והקידום של טכנולוגיית תהליך חומצה גליאוקסילית, תהליך סינתזת חומצה גליאוקסילית משמש בעיקר בהרחבה ובנייה חדשה של פרויקטים של ונילין.
(1) תהליך ניטריפיקציה
תהליך התגובה של guaiacol - שיטת nitroso הוא עיבוי של guaiacol, פורמלדהיד או hexamethylenetetramine לונילין, אשר לאחר מכן מחומצן עם p-nitroso-N, N-dimethylaniline ועובר הידרוליזה לייצור ונילין.
לתהליך הגואיאקול - ניטרוזציה חסרונות רבים, כגון סוגים רבים של חומרי גלם, זרימת תהליך ארוך, תהליך הפרדה מורכב, יעילות תגובה נמוכה ותפוקה כוללת נמוכה של מוצרים תעשייתיים (כ-60 אחוז על בסיס גואיקול); יישום תהליך זה מייצר כ-20 טון שפכים (המכילים פנולים, אלכוהולים, אמינים ארומטיים וניטריטים) עבור כל טון ונילין המיוצר, שקשה לבצע טיפול ביוכימי, ו-1-2 טון שאריות פסולת מוצקה . במדינות זרות, הוא בוטל בגלל הבעיה החמורה של "שלוש פסולת", אבל זה עדיין היה שיטת הייצור העיקרית בה השתמשו בסין לפני 2005. מאוחר יותר, עקב קורוזיה של הציוד ושיפור דרישות הגנת הסביבה, הביתיות יצרנים בעלי קנה מידה גדול של ייצור נטשו את תהליך ה- guaiacol - ניטרוזציה ופנו לתהליך guaiacol - חומצה גליאוקסילית.
(2) שיטת חומצה גליאוקסילית
באמצעות חומצה גליאוקסילית וגואיקול (או אתיל קסילול) כחומרי גלם, חומצה 3-מתוקסי-4-הידרוקסימנדלית הוכנה על ידי תגובת עיבוי. חומצה 3-מתוקסי-4-הידרוקסימנדלית עברה חמצון והוספה ל-3-מתוקסי-4-הידרוקסי-בנזלדהיד תחת פעולת הזרז, ולאחר מכן הוכן ונילין לאחר הפרדה, טיהור וייבוש. משוואת התגובה מוצגת באיור הימני.
תהליך סינתזה של ונילין מגואיקול וחומצה גליאוקסילית מייצר פחות שלוש פסולת, נוח לאחר טיפול, והתשואה יכולה להגיע ל-70 אחוזים. זוהי השיטה הנפוצה ביותר בארץ ובחו"ל. יותר מ-70 אחוז מתפוקת הונילין הזר מופקת בשיטה זו.
לפני 2005, רק כמה מפעלים מקומיים אימצו את שיטת החומצה הגליאוקסילית לייצור ונילין בקנה מידה פיילוט, בעיקר בגלל שמחיר החומצה הגליאוקסילית המיוצרת בסין היה גבוה יחסית, וכמה בעיות טכניות מרכזיות כמו יציבות חמצון, שימוש חוזר בשפכים (כ-20 טון). של שפכים מטון אחד של ונילין), ותפוקת מוצר נמוכה לא נפתרו היטב. לאחר 2006, חלק מהמפעלים ישנו בהדרגה את תהליך הייצור שלהם לשיטת חומצה גליאוקסילית.
מכון תכנון ביצע מחקר ארוך טווח על התהליך החדש של שיטת חומצה גליאוקסילית, והציע לבצע תגובת עיבוי בתנאים חומציים; זרז תחמוצת הקופרו-אוקסיד האלקטרוליטי פותח כדי להפוך את החמצון והעיבוי לכמותיים, וניתן למחזר את הזרז של תחמוצת הקופרו; נעשה שימוש בטכנולוגיית זיקוק מולקולרי במקום זיקוק ואקום כדי לשפר את תפוקת המוצר. עם הייצור בקנה מידה גדול של חומצה גליאוקסילית גולמית בסין, המחיר של חומצה גליאוקסילית נמוך יותר, וגם עלות הייצור של תהליך חדש של ונילין מופחתת מאוד.
עד שנת 2014, גם תהליך הניטרוסו וגם תהליך החומצה הגליאוקסילית לסינתזה של ונילין בסין היו פעילים, ו"שלושת הפסולת" שנוצרה בתהליך הניטרוסו היו רציניים יחסית והלכו להפסקה; שיטת החומצה הגליאוקסילית הפכה לשיטת הייצור העיקרית של סינתזת ונילין. דווח כי ניתן להכין ונילין על ידי מתוקסילציה של bromohydroxybenzaldehyde, שיטת o-ethoxyphenol אלקטרוכימית ושיטה מיקרוביאלית, אך אין דיווח על ייצור תעשייתי בקנה מידה גדול.
מחקר תהליכי סינתזה אחר
(1) שימוש בקטכול כחומר גלם
ניתן להכין ונילין מקטכול כחומר גלם, פוליאתילן גליקול ואמין שלישוני כזרזי העברת פאזה, באמצעות מתילציה ותגובת ריימר-טימן בתנאים אלקליים.
תוך שימוש בקטכול כחומר התגובה, הוכן גואיקול על ידי תגובת מתוקסי (אתוקסי), ולאחר מכן הוכן ונילין (או אתיל ונילין) על ידי עיבוי עם חומצה גליאוקסילית ודקרבוקסילציה חמצונית. ניתן לראות בשיטה זו גם שיטת guaiacol - חומצה גליאוקסילית המתקדמת לחומר המוצא.
(2) שיטת P-hydroxybenzaldehyde
כמה מוסדות מחקר מקומיים ערכו מחקר מלא יותר על החוק הזה. 3-ברומו-4-הידרוקסי-בנזלדהיד נוצר על ידי ברום של הידרוקסי-בנזלדהיד, ואז ונילין מיוצר תחת פעולתו של אלכוהול נתרן, עם תשואה של כמעט 90 אחוז. בהתחשב בסכנת קורוזיה של ברום ובעלות התהליך, אין לתהליך משמעות מעשית להכניסו לייצור עד 2014.
(3) שיטת P-cresol
יש בדרך כלל שתי דרכים לסנתז ונילין בשיטת p-cresol. האחד הוא לקחת p-cresol כחומר גלם, דרך שלושה שלבים של חמצון, מונוברומינציה ומתוקסילציה. שיטה זו היא למעשה הרחבה של שיטת p-hydroxybenzaldehyde. הפעולה של מסלול זה פשוטה, התשואה של הצעד הראשון היא 91 אחוז, וניתן לסנתז את השלב הבא ישירות ללא הפרדה, והתשואה הכוללת יכולה להגיע ל-85 אחוזים.
תהליך הברומציה הבודד של תהליך זה מייצר גז HBr, וחומר הגלם ברום נפגע קשות. אם לא ניתן למחזר אותם, זה יגרום לזיהום סביבתי חמור; דווח כי שימוש שאינו ברום H2O2/HBr כחומר ברום לברומינציה, התקבלה תשואה גבוהה של 3-ברומו-4-הידרוקסי-בנזלדהיד; יחד עם זאת, הוא מתגבר על החסרונות של שימוש ישיר בברום, כגון סיכון גבוה ותנודתיות גבוהה, תפעול תהליך פשוט וזיהום סביבתי נמוך. משוואת התגובה מוצגת באיור הימני.
דרך נוספת היא להכליר קרסול, ואז להגיב עם נתרן מתוקסיד, ולבסוף להתחמצן לונילין. התשואה של מסלול זה אינה גבוהה כמו זו של הקודם.