2王琛有關提高以鄰苯二酚與3Cl異丁烯為原料酸性條件下合成呋喃酚產(chǎn)物收率的可行性途徑的研究

1、有機化學課程論文湖南大學化學化工學院王琛201409020313有關提高以鄰苯二酚與3-Cl-異丁烯為原料酸性條件下合成呋喃酚產(chǎn)物收率的可行性途徑的研究王琛201409020313一：摘要工業(yè)上呋喃酚的合成路線有很多，我認為以鄰苯二酚和3-Cl-異丁烯為原料在酸性條件下制備呋喃酚的方法比較好。因為這個方法具有原料較為廉價易得、反應步驟少、收率較高等特點，是目前工業(yè)生產(chǎn)采用較多的方法?，F(xiàn)在普遍產(chǎn)率是70%。本課題主要通過對其合成路線的分析，對中間產(chǎn)物的研究，對呋喃酚結(jié)構(gòu)的分析，從反應溫度和時間、催化劑及呋喃酚提純等方面進行研究改進，以提高呋喃酚的收率，從而提高工業(yè)效益，增加利潤。二：關鍵詞 呋喃

2、酚 鄰苯二酚 3-Cl-異丁烯催化劑 結(jié)構(gòu) 提純 收率三：引言我國是農(nóng)業(yè)大國，對克百威等一批低毒高效的殺蟲劑的需求量很大。呋喃酚是克百威、好安威、丙硫克百威的重要中間體。很顯然呋喃酚的低成本大批量生產(chǎn)是很重要的，但是國內(nèi)呋喃酚生產(chǎn)卻有很大欠缺,與國外相比競爭力不強。而且許多呋喃酚甚至要靠進口，這嚴重的提高了我國農(nóng)民生產(chǎn)生活的成本，這是不好的。所以我們唯有不斷地改進技術，降低我國自己生產(chǎn)呋喃酚的成本，進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，才能滿足我國對呋喃酚的年需求量，增強我國呋喃酚的競爭力，甚至出口國外獲得利潤。四：正文主反應式：這種反應過程的產(chǎn)率可以到到70%以上，工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)成熟。但很顯然，這種方法不完美，

3、因為產(chǎn)率不夠高。若是產(chǎn)率能夠提高至90%95%，那么呋喃酚的價格必定會降低一個等級，會給農(nóng)民帶來更好的福利。下面從反應原料，反應條件，產(chǎn)物等方面分析具體方法。41：反應原料外觀與性狀：無色結(jié)晶，見光或露置空氣中變色，能升華。熔點()：105。沸點()：246。相對密度(水=1)：1.34。相對蒸氣密度(空氣=1)：3.79。蒸氣壓(kPa)：1.33(118.3)。閃點：127。燃燒熱(kJ/mol)：2854.9。穩(wěn)定性和反應活性：穩(wěn)定。禁配物：?；取⑺狒?、堿、強氧化劑、強酸。避免接觸的條件：光照、空氣。危險特性：遇明火、高熱可燃。受高熱分解放出有毒的氣體。與強氧化劑接觸可發(fā)生化學反應。溶

4、解性：溶于水，易溶于乙醇、乙醚。鄰苯二酚結(jié)構(gòu)與性質(zhì)如下 通常，工業(yè)大量制取鄰苯二酚的方法是苯酚羥基化法，其過程為苯酚經(jīng)氧化物（過氧酸、雙氧水等）氧化可制得鄰、對苯二酚，經(jīng)分離可得鄰苯二酚。但是分離很難分出100%純的鄰苯二酚，這就導致很難保證原料是純的鄰苯二酚。其中會混雜著對苯二酚。這會對后續(xù)的反應產(chǎn)生影響。郭燦城教授在授課期間也提到過一個小故事，橡膠合成出來總是發(fā)黃。后來發(fā)現(xiàn)只要用NaOH洗干凈原料中的氯氣，所有的困難便迎刃而解。所以提高最終產(chǎn)率，可以通過提高原料的純度來完成。方法如下：以乙酸乙酯為萃取劑，萃取條件為:萃取溫度：25 萃取時間：40min 靜置時間：50min PH：6.7

5、磁力攪拌轉(zhuǎn)速：500rpm體系中加入質(zhì)量分數(shù)50%的NaCl溶液。該條件下，反映的萃取率最高可達到98.79%以甲基異丁基甲酮對蒸餾品提純，：液固比：0.8 結(jié)晶時間：6h 冷卻速率：0.7/min攪拌速度：90rpm 攪拌時間：12min采用兩次重結(jié)晶，加入的活性壇的質(zhì)量與第一次重結(jié)晶后鄰苯二酚的質(zhì)量之比為1:40，該條件下，鄰苯二酚的純度達到99.5%，兩次重結(jié)晶后總收率為85.6%提純后的鄰苯二酚性質(zhì)如下初熔點：104.8終熔點：105.2純度：99.5%整個反應的總收率為81.6%。這樣可以提高原料的純度，從而提高產(chǎn)率。42：催化劑 催化劑在一個有機反應中的重要性很高，催化劑選的正確了

6、，不僅效率高，而且會提高產(chǎn)率。所以，若是能尋找到一種合適的催化劑來催化主反應，那么合成呋喃酚的效率與產(chǎn)率必定能更上一層樓。如何尋找最合適的催化劑？先看現(xiàn)有的催化劑有哪些。從圖中易得，醇鋁類的有機物對該反應催化能力較大，也是目前的主流催化劑。這種催化劑效率雖然不錯，但是很難突破70%的限制。經(jīng)過查資料文獻，有人提出使用一種新型催化劑ZnCl2。異丁醇鋁是一種路易斯酸，路易斯酸的作用是接受電子，生成碳正離子，故路易斯酸酸性越強，則可以提高反應速率，減少副反應。因此，可改用 ZnCl2 作為反應的新型催化劑。有可能能突破70%的產(chǎn)率限制，提高至80%左右。43：產(chǎn)物與副產(chǎn)物眾所周知，有機反應影響產(chǎn)率

7、的主要因素就是副產(chǎn)物的形成，若是一個反應副產(chǎn)物產(chǎn)量過大，那么就可以說這個反應是失敗的。所以如何減少副反應的發(fā)生，或是減少副產(chǎn)物的產(chǎn)量，是提高產(chǎn)率的一個重要研究部分，也是一個必須的研究過程。這個反應中可能存在以下的副反應：反應中克萊森重排的副產(chǎn)物：催化劑影響下會有如下的副產(chǎn)物：環(huán)化過程是一個慢速過程，就是該反應中的控速步驟?？巳R森重排過程中的副反應無法避免，只能盡量減少副反應的產(chǎn)量。考慮從溫度壓力等方面在主產(chǎn)物和副產(chǎn)物之間找到一個平衡，如何減少副產(chǎn)物產(chǎn)量又能保持不慢的反應速度。關于反應速度方面不是本論文的討論要點，在此不做過多的討論。催化劑影響的副反應則比較容易控制。上面我提出了使用新型催化劑，

8、很顯然ZnCl2并不會催化這個副反應，所以容易控制，從而減少副反應產(chǎn)率。44：反應過程與溫度壓力在本反應過程中，有多個反應原理參與。故從反應過程中來尋找提高產(chǎn)率的方法是可行的。具體反應式：鄰苯二酚與甲基烯丙基氯先進行醚化反應，得到的異丁烯基苯酚醚在催化劑作用下經(jīng)克萊森重排反應得到取代雙酚中間體，再經(jīng)環(huán)合反應制得呋喃酚。成環(huán)反應是一個慢速過程，是本反應的控訴步驟。我們可以通過提高這3個過程的產(chǎn)率來提高總體產(chǎn)量。已知的是醚化反應轉(zhuǎn)化率可以達到80%以上；克萊森重排反應轉(zhuǎn)化率一般在80左右。所以總體產(chǎn)率也只有64%。但是我們可以通過循環(huán)使用原料來將醚化反應的轉(zhuǎn)化率提高至100%。克萊森重排因為存在副

9、反應無法提高至太高。估計量為85%左右，所以可將產(chǎn)率提高至85%。這樣就成功突破了70%的限制。另外一個反應需要在合適的反應溫度和壓力下進行。尋找出一個合適的溫度和壓力是一個漫長的過程，本文不再具體論述五：結(jié)語 通過對呋喃酚的結(jié)構(gòu)和其合成反應歷程的研究，可以在提高原料純度，在合適溫度解壓力下發(fā)生反應，選擇新型催化劑，減少副產(chǎn)物，提純鄰苯二酚進一步醚化循環(huán)利用等方式提高呋喃酚的產(chǎn)率，從而降低呋喃酚的成本，減少我國人民的生活成本。 每一個有機反應都會有很對的條件制約，尋找出一個平衡各個制約條件的點來進行反應是很重要的，這需要大量的精力，是一個漫長的過程。六：致謝在課題研究與論文書寫的規(guī)程中，感謝李金翰同學幫助我解決一些概念問題；感謝助教老師對我們班書寫論文與課題研究的指導，幫助我們研究課題，提供書寫論文的一些幫助；感謝郭燦城教授這一年多來對我有機化學的教導，讓我進入了有機化學的美妙世界。七：參考文獻1 郭燦城有機化學湖南大學出版社，2009 2 張建宇, 王曉光, 肖旭輝等. 呋喃酚環(huán)合反應研究J. 精細化工