鄰苯二甲醛消毒劑合成工藝研究畢業(yè)論文

鄰苯二甲醛消毒劑合成工藝研究

摘要鄰苯二甲醛(O-phthaleldehyde,簡寫為OPA),以前是一種重要的醫(yī)藥化工中間體,該中間體在胺類生物堿、熒光計組胺測定及醫(yī)藥檢測方面有廣泛的應(yīng)用,而作為消毒劑應(yīng)用的報道最早見于1994年,Alfa等通過評價OPA作為一種新型的高效消毒劑,與戊二醛相比,不僅具有光譜,高效和低腐蝕性的優(yōu)點,還具有刺激性小,穩(wěn)定性好等自身特點.且對耐戊二醛的龜分枝桿菌具有良好的殺滅作用.鄰苯二甲醛的合成路線較多,但大多產(chǎn)率較低,成本較高.本課題對鄰苯二甲醛的合成路線進行了粗略的討論.以鄰二(一氯甲基)苯為原料,在催化劑存在條件下與無水醋酸鈉進行酯化反應(yīng),以氯化苯作為溶劑.分離有機相.有機相與水在堿性條件下進行水解反應(yīng),分離水相,減壓蒸餾得鄰苯二甲醇.以鄰苯二甲醇為原料通過硝酸氧化得到目的產(chǎn)物鄰苯二甲醛.關(guān)鍵詞:鄰二(一氯甲基)苯；鄰苯二甲醇；鄰苯二甲醛ABSTRACTOPA(O-phthaleldehyde,abbreviatedasOPA),beforethemedicineisanimportantchemicalintermediate,intermediateinthealkaloidamine,histaminefluorometermedicaltestinganddeterminationofawiderangeofapplications,asApplicationofdisinfectantfoundinthereportasearlyas1994,Alfa,andsoonthroughtheevaluationoftheOPAasanewtypeofhighlyefficientdisinfectant,glutaraldehyde,notonlyhasthespectrum,highefficiencyandlowcorrosiveadvantages,butalsohasasmallirritation,stabilityGood,andsoonitsowncharacteristics.GlutaraldehydeandtheresistanceofMycobacteriumturtlehasagoodeffecttokill.OPA'smoresyntheticroute,butmostofthelowyield,thehigherthecost.OnthesubjectoftheOPA'ssyntheticroutetocarryouttheroughdiscussion.O-to(achloromethyl)benzeneasrawmaterialsinthecatalystundertheconditionsoftheexistenceofwaterandsodiumacetateforesterificationtolindaneasasolvent.Organicphaseseparation.OrganicphaseandwaterinthealkalineconditionsHydrolysis,withwaterseparation,vacuumdistillationwasthesecondo-methyl.OPAtomethanolasrawmaterialshavebeenadoptedbythenitricacidoxidationproductofthepurposeoftheOPA.Keywords:o-(a-methyl)-o-bmethanolOPA目錄摘要 IIABSTRACT III1鄰苯二甲醛消毒劑的概況 1對微生物的殺滅作用 11.2殺菌機理 11.3鄰苯二甲醛消毒劑的特點 22戊二醛消毒劑的優(yōu)缺點 33鄰苯二甲醛現(xiàn)有合成工藝簡介 44論文選題的目的和意義 52.1實驗方案設(shè)計 72.2實驗試劑和儀器 73.1引言 93.2鄰苯二甲醇的合成 93.3合成原理 93.4單因素試驗設(shè)計 103.4.1反應(yīng)物質(zhì)量的配料比對反應(yīng)收率的影響 103.4.2溶劑的量對反應(yīng)的影響 113.5正交實驗設(shè)計 123.6實驗步驟 123.7正交實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果 133.8結(jié)果與討論 133.9實驗結(jié)果 13產(chǎn)品的質(zhì)量分析 133.9.2結(jié)果分析討論 15引言 16試驗部分 16實驗步驟 16單因素實驗 174.3正交實驗 204.4結(jié)果與討論 214.5實驗結(jié)果 21產(chǎn)品的質(zhì)量分析 214.5.2結(jié)果分析討論 235.1研究結(jié)論 245.1.1鄰苯二甲醇合成工藝 245.1.2鄰苯二甲醛合成 245.1.3鄰苯二甲醛化學(xué)分析 245.2期望和改進 24致謝 25參考文獻 26第一章文獻綜述1鄰苯二甲醛消毒劑的概況鄰苯二甲醛(ortho-phthalaldehyde,OPA),是一種重要的醫(yī)藥化工中間體，以前主要用于胺類生物堿、熒光計組胺測定試劑及醫(yī)藥檢驗方面。自從1994年Alfa等將其用于內(nèi)鏡消毒而發(fā)現(xiàn)其具有良好的消毒效果，國外對OPA的消毒方面進行了許多研究，已經(jīng)將其開發(fā)成為一種新型的高效消毒劑并通過了美國FDA認(rèn)證。與消毒劑戊二醛(glutaraldehyde,GTA)相比，鄰苯二甲醛具有戊二醛廣譜、高效、低腐蝕的優(yōu)點、還具有刺激性小、使用濃度低等自身特性。此外，OPA對近年來分離出的戊二醛抗性分枝桿菌〔3〕也具有良好的殺滅作用。因此，鄰苯二甲醛有可能成為戊二醛替代品。對微生物的殺滅作用OPA是一種高效消毒劑，對細(xì)菌繁殖體、真菌、分枝桿菌、病毒、細(xì)菌芽孢甚至某些寄生蟲都有很強的殺滅作用，尤其對戊二醛耐藥結(jié)核分枝桿菌有良好的殺滅作用。Walsh和Maillard等對OPA殺滅大腸桿菌ATCC9481、金黃色葡萄球菌NCTC6571及銅綠假單胞菌PA01的效果進行了實驗。在懸液試驗中，用OPA溶液作用可殺滅銅綠假單胞菌達。當(dāng)OPA濃度為升高時作用，以上三種細(xì)菌均可大大的減少，而戊二醛達到同樣的殺滅效果需要濃度高一點。如將上述三種細(xì)菌污染在玻璃上經(jīng)5000mg/L的OPA作用2-5min使得三種菌菌量下降達log6以上。近年來，人們又從戊二醛消毒后的洗液中分離出了戊二醛耐藥性結(jié)核分枝桿菌，而且發(fā)現(xiàn)此菌株對過氧乙酸也耐藥性,Walsh和Maillard等選用了3株戊二醛敏感株和2株戊二醛耐藥株進行了OPA殺滅實驗，發(fā)現(xiàn)OPA對龜分枝桿菌NCTC946、龜分枝桿菌膿腫變種NCTC10882、地分枝桿菌NCTC10856殺滅效果都很好。龜分枝桿菌NCTC946和地分枝桿菌NCTC10856在較短時間內(nèi)可殺菌量較高，對龜分枝桿菌膿腫變種NCTC10882作用較強。用相等濃度OPA分別作用不同時間對Epping龜分枝桿菌和Harefield龜分枝桿菌兩株戊二醛耐藥株殺滅效果明顯。用減半的OPA作用，對結(jié)核分枝桿菌殺滅效果也能起到很好作用，而增大濃度的戊二醛需要作用較長時間才能達到同樣的殺滅效果。殺菌機理OPA屬于二醛類化合物，像戊二醛一樣主要是通過醛基與氨基酸、蛋白質(zhì)和微生物一些其他成分的氨基酸基團發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。許多實驗表明，OPA的交聯(lián)作用弱于戊二醛的。這可能是由于OPA僅能同初級氨基(-NH2)發(fā)生反應(yīng)，于是就只能同肽鏈中的賴氨酸、精氨酸以及肽鏈末端的氨基酸反應(yīng)。Simons等也提出了一個假說來解釋OPA較弱交聯(lián)作用的原因:第一，芳香醛(如OPA)的加成反應(yīng)要比脂肪醛(如戊二醛)弱。第二，OPA的結(jié)構(gòu)中含有苯環(huán)，此結(jié)構(gòu)使OPA的空間結(jié)構(gòu)缺乏伸展性，因此不易通過調(diào)整空間構(gòu)象而充分的同含氨基物質(zhì)反應(yīng)。反之，戊二醛則具有更大的伸展性，易于同物質(zhì)中的氨基反應(yīng)。鄰苯二甲醛消毒劑的特點鄰苯二甲醛作為一種新型高效消毒劑其主要有以下的特點。l.殺菌能力強，殺菌范圍廣鄰苯二甲醛對細(xì)菌繁殖體、真菌、分枝桿菌、病毒、細(xì)菌芽孢甚至某些寄生蟲都有很強的殺滅作用，尤其對戊二醛耐藥結(jié)核分枝桿菌有良好的殺滅作用。walsh和MaiUdar等對鄰苯二甲醛殺滅大腸桿菌ATCC9481、金黃色葡萄球菌NCTC6571及銅綠假單胞菌PA01的效果進行了實驗。在懸液試驗中，用18mg/L的鄰苯二甲醛溶液作用20mni可殺滅銅綠假單胞菌達log5以上。當(dāng)鄰苯二甲醛濃度為180mg/L時，作用5min，以上三種細(xì)菌均可減少log5以上，而戊二醛達到同樣的殺滅效果需要45Omg/l。將上述三種細(xì)菌污染在玻璃上經(jīng)5000mg/L的鄰苯二甲醛作用2-5mni使得三種菌菌量下降達log6以上。2.使用濃度低，滅菌時間短傳統(tǒng)的堿性2%的戊二醛消毒劑在5min可以殺滅常見細(xì)菌，在4-5h殺滅芽孢-1.0%的鄰苯二甲醛消毒劑進行的微生物學(xué)實驗，證實其對細(xì)菌繁殖體作用2-3min-2h內(nèi)殺滅芽胞，是一種高水平的消毒劑。盡管和戊二醛相比，OPA使用濃度降低了，本身也不具有刺激性氣味。但直接接觸到鄰苯二甲醛仍會引起眼睛、皮膚、消化道呼吸道粘膜損傷。消毒液體要避免直接同眼睛、皮膚、衣物接觸，直接同皮膚接觸會引起暫時皮膚著色，反復(fù)接觸會導(dǎo)致皮膚過敏。要避免污染食物，誤飲人或吞人消毒液會引起口腔喉、食管、胃等消化道的刺激和灼傷。避免暴露于OPA蒸汽，因為他們會對呼吸道和眼睛刺激，引起鼻腔、喉嚨、支氣管的刺痛咳嗽，引起胸部不適、緊張呼吸困難、頭痛。OPA消毒后的醫(yī)療器械有一定的殘留，必須進行認(rèn)真清洗，否則會導(dǎo)致病人皮膚、粘膜的著色。同時，醫(yī)院污水中OPA含量應(yīng)該受限制，這可以用氨基乙酸進行中和，從而使得排水更安全。鄰苯二甲醛在pH為3-9的范圍內(nèi)都有很好的穩(wěn)定性，其溶液可以連續(xù)使用14天以上。美國Cidxe公司已經(jīng)研制出精確監(jiān)測濃度的試紙。有資料顯示，如果使用自動內(nèi)鏡清洗程序，在達到最小有效濃度前可以反復(fù)使用82次，而戊二醛僅能使用40次。國內(nèi)外文獻就鄰苯二甲醛的穩(wěn)定性研究有關(guān)報道詳見表[6]1-2、1-3。表1-20.3%鄰苯二甲醛溶液穩(wěn)定性研究Tab1-20.3%o-phthalaldehydesolutionStabilityStudy存儲時間（月）pH鄰苯二甲醛含量（誤差0.03%）00.28%20.28%60.32%表1-35%鄰苯二甲醛存貯液保存10個月后的最低殺菌濃度Tab1-35%o-phthalaldehydestoringliquiddepositary10monthsaftertheminimumbactericidalconcentration菌株保存條件葡萄球菌大腸桿菌沙門氏菌4～8℃0.2%0.2%0.15%室溫保存0.2%0.2%0.15%室溫保存0.2%0.2%0.15%2戊二醛消毒劑的優(yōu)缺點目前，市場上所使用的醛類消毒劑主要有戊二醛、甲醛、復(fù)合醛等產(chǎn)品，而其中戊二醛在醫(yī)院的使用量最大，主要用在內(nèi)窺鏡等精密儀器設(shè)備的消毒滅菌。如美國強生公司出品的2.4%戊二醛含量的消毒劑，為兩體分別包裝，用前合一，形成活性較高的戊二醛。因為自1962年P(guān)eppe等人發(fā)現(xiàn)了戊二醛(Glutaraldehyde,GAT)的強大殺菌作用以來，國外1963年就開始生產(chǎn)2%堿性戊二醛消毒劑。近40年的廣泛應(yīng)用已表明戊二醛具有使用濃度低、高效、廣譜、快速殺滅微生物等優(yōu)點，而被譽為化學(xué)低溫滅菌劑發(fā)展史上的里程碑之一?，F(xiàn)已把戊二醛作為怕高溫、怕腐蝕醫(yī)療器械的首選消毒劑，尤其作為內(nèi)鏡的消毒滅菌劑。盡管戊二醛具有良好的殺菌效果，但是2%堿性戊二醛對某些分枝桿菌的殺滅效果并不理想。有研究表明耐戊二醛的分枝桿菌在戊二醛溶液中可以存活。法國的DauendorfferJN等評估了2%堿性戊二醛溶液對蟾分枝桿菌的殺滅效率，證明蟾分枝桿菌對2%堿性戊二醛比結(jié)核分枝桿菌和恥垢分枝桿菌有更強的抵抗力:環(huán)境樣本中的菌株比人類樣本中的菌株對2%堿性戊二醛的抵抗力更強,60%戊二醛對芽胞桿菌的殺滅作用也不理想。美國的DanielsonJW等也研究了接種在瓷半柱體上的4種耐戊二醛的枯草桿菌芽胞的耐藥性及復(fù)蘇。比較從瓷半柱體上清洗下來的溶液或懸浮液中的枯草桿菌芽孢同從土壤中提取的經(jīng)肉湯培養(yǎng)出的枯草桿菌芽孢的耐藥性，發(fā)現(xiàn)后者的耐藥性更強;懸浮液中加鈣時芽孢對戊二醛的耐藥性更強，單獨加鎂與混合加鎂和鈣這兩者的芽孢耐藥性沒有差別;桿菌狀肉湯培養(yǎng)基中的枯草桿菌芽孢對戊二醛的耐藥性最強，研究還發(fā)現(xiàn)該芽孢經(jīng)3%堿性戊二醛處理后仍能復(fù)活。此外，戊二醛對帶有卵囊的隱孢子蟲的殺滅時間長。美國的WilsonJAI等研究3種消毒劑對隱孢子蟲卵囊的滅活作用，證明2.5%戊二醛對滅活卵囊出芽和抑制單層細(xì)胞感染的效果最好，但卻需要暴露卵囊于戊二醛長達10h且卵囊在最低濃度時才有效，而如何解決攜帶隱孢子蟲的內(nèi)鏡的消毒是一個值得注意的問題，因為浸泡戊二醛時間過長會腐蝕內(nèi)鏡[6]。如上前所述，戊二醛作為一種廣譜、高效消毒劑，被廣泛被應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，尤其作為怕高溫怕腐蝕的內(nèi)鏡的首選消毒劑。但是隨著戊二醛的廣泛應(yīng)用，在暴露人員中引起了一些毒副作用。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，即使小濃度的戊二醛也是高毒的，需要正確儲存與處理[7]。3鄰苯二甲醛現(xiàn)有合成工藝簡介鄰苯二甲醛的合成路線國內(nèi)外報道較多，但大多產(chǎn)率較低，成本偏高，目前的合成路線主要有如下一些：（1）鄰二甲苯溴化水解法[14]由鄰二甲苯經(jīng)溴化、水解制得，反應(yīng)方程式如下:該法反應(yīng)比較簡單，中間產(chǎn)物四溴-鄰二甲苯產(chǎn)率達92%，但需用溴作原料，成本較高，還用四氯化碳作溶劑，水解產(chǎn)率只有63%，反應(yīng)收率合計只有55%左右，導(dǎo)致產(chǎn)品成本較高。（2）鄰二甲苯氯代水解法該法是以二甲苯為起始原料經(jīng)氯化生成鄰二四氯甲基苯，然后進行水解。反應(yīng)方程式如下：用氯氣進行反應(yīng)，由于反應(yīng)生成鄰二甲苯與氯氣生成鄰二四氯甲基苯合成收率不高于40%，水解收率不高于75%。工藝轉(zhuǎn)化率低的原因?qū)е轮虚g產(chǎn)物收率低、難以分離，導(dǎo)致其最終產(chǎn)品成本高、純度較低。（3）萘臭氧化加氫法[36]由萘臭氧化后加氫制得，其反應(yīng)方程式如下臭氧化萘加氫法收率可達86.5%，但要采用貴金屬作為催化劑，且工藝條件難以控制，產(chǎn)品純度不高，導(dǎo)致該法生產(chǎn)的鄰苯二甲醛成本較高、污染較嚴(yán)重、設(shè)備投資高、不易于工業(yè)化生產(chǎn)。（4）其它合成方法國外專利報道采用鄰苯二甲醇高溫(250-500℃)通氧氧化來合成鄰苯二甲醛。Hiral等報道用貴金屬釕作催化劑，甲苯作溶劑，回流反應(yīng)可得鄰苯二甲醛。國內(nèi)亦有報道[15]由鄰苯二甲酰上述方法中前3中方法用于工業(yè)生產(chǎn)，但由于污染及成本問題鄰二甲苯溴化水解法國外發(fā)達國家已經(jīng)停止使用，國內(nèi)目前主要采用鄰二甲苯溴化水解法及鄰二甲苯氯代水解法來生產(chǎn)鄰苯二甲醛，但由于產(chǎn)品成本高、純度較低，其中對人體有害雜質(zhì)難以去除。從而限制了鄰苯二甲醛作為新一代高效消毒劑在我國醫(yī)療行業(yè)的推廣使用。4論文選題的目的和意義我們的生活環(huán)境中存在著大量的病原微生物及其他有害微生物，它們通過許多的途徑和方式傳染給人體，嚴(yán)重危害著人類的健康。由于長期以來人們“消毒”的意思淡薄，而導(dǎo)致近幾年來許多傳染性病在蔓延。而到上世紀(jì)末本世紀(jì)初，傳染病和疫情有了新的特征，一是傳染病和病毒的品種迅速增多。據(jù)北京疾控中心提供的資料顯示1975—1996年20年間人類發(fā)現(xiàn)新的傳染病有31種而到20世紀(jì)末已增加到39種。二是突發(fā)性傳染病事件的發(fā)生頻率也越來越高，產(chǎn)生的影響也越來越大，進入新世紀(jì)以來，非典、禽流感等等傳染病的發(fā)生給國家、人民的生命財產(chǎn)帶來重大的損失。也給人們的心靈上帶來恐慌。三是傳播途徑，持續(xù)時間，波及范圍有了新地變化，而其傳染范圍由點狀到區(qū)域性到全國性甚至成為世界性。對經(jīng)濟、人民財產(chǎn)和國家安全戰(zhàn)略體系受到嚴(yán)重的損失。經(jīng)歷過了許多慘痛的經(jīng)驗教訓(xùn)以后，我國人民更加注意公眾環(huán)境和介質(zhì)消毒使用安全高效、與環(huán)境友好的新型消毒劑，已成為醫(yī)藥化工科技進步的需要。因此，消毒劑的發(fā)展方向應(yīng)該向以下目標(biāo)進軍：一是開發(fā)應(yīng)用廣普、高效低毒、適用范圍廣、并對環(huán)境安全的多功能制劑。二是加強開發(fā)復(fù)合配方制劑使消毒劑中的不同成分中發(fā)揮協(xié)同增效和互補滅菌作用、克服單一組分的殺菌弱點并能降低成本三是加強開發(fā)老藥劑新用及殺生作用的研究。由此可見鄰苯二甲醛的研究與發(fā)展在消毒界具有很大的潛質(zhì)能力。

第二章實驗方案、試劑儀器實驗方案設(shè)計本研究擬以鄰二(一氯)甲基苯為起始原料，采用水解、分子內(nèi)脫水、氧化等工藝路線，研制、開發(fā)生產(chǎn)鄰苯二甲醛。合成工藝路線如下:本方案首先擬對鄰苯二甲醇和l，3-二氫異苯并呋喃的合成工藝進行了研究，接著分別就上述合成的兩種產(chǎn)物進行硝酸氧化，主要選擇適宜的物質(zhì)的量比、溶劑、催化劑、溫度、時間等工藝參數(shù)，利用正交實驗方法，通過調(diào)節(jié)實驗條件對制備方案進行優(yōu)化選擇;采用有效的化學(xué)分析方法結(jié)合熔點測定和紅外譜圖對產(chǎn)物進行分析，確定出產(chǎn)品收率高，質(zhì)量合格、成本低的制備工藝路線方法，進而實現(xiàn)工業(yè)化。與我國目前傳統(tǒng)合成工藝相比較，該工藝具有如下特點:合成工藝路線立足國內(nèi)原料市場，在國內(nèi)首先采用該工藝合成鄰苯二甲醛;合成工藝先進，選擇條件科學(xué)，收率可達75%以上;反應(yīng)溫和，設(shè)備要求不高，投資少;減少了工藝步驟，降低了成本，提高了經(jīng)濟效益;副反應(yīng)少，產(chǎn)品易精制，產(chǎn)品純度高。實驗試劑和儀器表2-1實驗儀器一覽表Tab2-1experimentalapparatusList序號儀器備注1DF-1型集熱式磁力攪拌器天津市泰斯特儀器2D60-2F電動攪拌杭州電機儀表3RE-52A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司4SHG-DCM1循環(huán)水式真空泵鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司5DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海-恒科科技6馬頭牌JYT-5架藥物天平上海醫(yī)用激光儀器廠表2-2實驗試劑及材料一覽表Table2-2experimentalreagentsandmaterialslist序號試劑備注1鄰二（一氯甲基）苯2無水醋酸鈉廣東-汕頭西隴化工廠3乙酸乙酯天津市恒興化學(xué)試劑制造4氫氧化鈉長沙市分口塑料化工廠5三乙胺天津市大茂化學(xué)試劑廠6氯苯天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心7硝酸8硫酸湖南邵陽市方華化工試劑廠9鹽酸株洲石英化有公司10石油醚長沙市分口塑料化工廠11甲苯長沙市分口塑料化工廠12冰醋酸長沙市分口塑料化工廠13去離子水自制

第三章鄰苯二甲醇的合成3.1引言鄰苯二甲醇的合成最初是J.N.Ray等通過還原醚得到的，爾后Meyer,Nobert等，用丁基鋰和芐醇生成的鋰鹽與甲醛作用得到了高收率的鄰苯二甲醇。鄰二(一氯甲基)苯在叔胺溶劑中先與有機酸鹽生成脂，然后在醇溶液中與醇鈉作用進而得到鄰苯二甲醇。BrownHerbertC等[50]通過還原劑將鄰苯二甲酸酯還原，也得到了高產(chǎn)率的鄰苯二甲醇[6]。鄰苯二甲醇在有機合成中的應(yīng)用很廣，在不同氧化劑作用下，可以合成鄰羥甲基苯甲酸內(nèi)酯、本實驗用其來合成鄰苯二甲醛。除此外，它還參與了許多重要的化學(xué)反應(yīng)。3.2鄰苯二甲醇的合成國內(nèi)鄰苯二甲醇合成工藝是鄰二(一氯甲基)苯在堿性水溶液中水解，伴有苯并呋喃、2-羥基苯甲醛、2-羥基苯甲酸等多種副產(chǎn)物的產(chǎn)生。3.3合成原理鄰二(一氯甲基)苯與無水醋酸鈉進行反應(yīng)生成二乙酸鄰苯二甲酯，反應(yīng)容易進行，生成的二乙酸鄰苯二甲酯溶于有機相，而副產(chǎn)物氯化鈉則溶于水相，分離容易，收率較高。接著將上述有機相與水在堿性條件下進行水解反應(yīng)，本步反應(yīng)收集水相，然后經(jīng)過萃取、減壓蒸餾可得總收率為96%的鄰苯二甲醇。合成鄰苯二甲醇的化學(xué)方程式如下：3.4單因素試驗設(shè)計3.4.1反應(yīng)物質(zhì)量的配料比對反應(yīng)收率的影響固定鄰二(一氯甲基)苯的量為40gmol），反應(yīng)的溫度為100℃，反應(yīng)的時間為10個小時，催化劑的三乙胺的量為g，30％的硫酸為，加入的溶劑的量為40g，鄰二(一氯甲基)苯和無水醋酸鈉的物質(zhì)的量比分別為1:1.8、1:2.0、1:2.2、1:2.4、1:反應(yīng)物質(zhì)量的配料比1.操作步驟在裝有攪拌器、溫度計、冷凝管的500mL多口瓶中，加入鄰二(一氯甲基)苯40克mol），無水醋酸鈉{鄰二(一氯甲基)苯和無水醋酸鈉的物質(zhì)的量比分別為1:1.8、1:2.0、1:2.2、1:2.4、1:2.6}，氯化苯40克，加熱至指定溫度，加入三乙胺克(1.1ml)。保溫攪拌反應(yīng)指定時間。加入100g熱水，攪拌10min后降溫至85℃，加入克30%（2.2ml）蒸餾水。加熱攪拌至回流，保溫2h。降溫至85℃和（PH值為7），靜置分出水相。用等體積的乙酸乙酯萃取三次，減壓蒸餾出乙酸乙酯，得鄰苯二甲醇，冷卻結(jié)晶的粗產(chǎn)品，利用石油醚重結(jié)晶，烘干得鄰苯二甲醇。2.試驗結(jié)果反應(yīng)物質(zhì)量的配料比對反應(yīng)收率的影響的單因素的試驗的結(jié)果見表3-1以及圖3-2。從圖3-1中可以看出:隨著無水醋酸鈉用量逐漸的增大，反應(yīng)迅速，收率提高很快，當(dāng)鄰二(一氯甲基)苯和無水醋酸鈉的物質(zhì)的量比分別為1：2.2以后，隨著配料比逐漸的增大，收率變化趨式上升。表3-1反應(yīng)物質(zhì)量的配料比對反應(yīng)收率的影響Table3-1reactionproductqualityofingredientsthantheeffectsontheyieldofthereaction項目配料比鄰苯二甲醇產(chǎn)量（g）收率％1142318.045圖3-1反應(yīng)物質(zhì)量的配料比對反應(yīng)收率的影響Table4-1reactionproductqualityofingredientsthantheeffectsontheyieldofthereaction溶劑的量對反應(yīng)的影響鄰二(一氯甲基)苯的量為40gmol）反應(yīng)的溫度為100℃反應(yīng)的時間為10個小時，催化劑的三乙胺的量為g，30％的硫酸為g，鄰二(一氯甲基)，加入的溶劑的量分別為20g、40g、60g1.操作步驟（同上步）2.試驗結(jié)果溶劑的量對反應(yīng)收率的影響的單因素試驗結(jié)果對反應(yīng)收率的影響的單因素的試驗的結(jié)果見圖3-2，表3-2。從圖3-2中可以看出:隨著無水醋酸鈉用量逐漸的增大，反應(yīng)迅速，收率提高很快，當(dāng)?shù)竭_60g表3-2溶劑的量對反應(yīng)收率的影響Table3-2amountofsolventeffectsontheyieldofthereaction項目溶劑量(g)鄰苯二甲醇產(chǎn)量（g）收率％12024036048021510018圖3-2溶劑的量對反應(yīng)收率的影響Fig3-2solventonthereactionoftheimpactofyield正交實驗設(shè)計鄰苯二甲醇的合成通過鄰二(一氯甲基)苯與醋酸鈉進行反應(yīng)生成二乙酸鄰苯二甲酯，然后再堿解而成。通過探索試驗得知：堿解過程收率較高接近100％，整個工藝收率主要由酯化步驟控制。對酯化反應(yīng)采用L9正交實驗設(shè)計，固定鄰二(一氯甲基)苯的量為0．23mol(40g)，選擇鄰二(一氯甲基)苯與無水醋酸鈉的物質(zhì)的量比為A、反應(yīng)溫度為B(℃)、反應(yīng)時間為C(h)、溶劑的量D(曲，在水解反應(yīng)條件相同的情況下，對酯化反應(yīng)過程的上述四個因素進行了考察。各因素選擇的水平見表3-3。表3-3正交實驗因子及水平Table3-3orthogonalfactorandlevelof項目配料比/A溫度(℃)/B反應(yīng)時間h容積量(g)D19584021001080310512120實驗步驟第1步脂化反應(yīng):在裝有攪拌器、溫度計、冷凝管的500mL多口瓶中，加入鄰二(一氯甲基)苯、無水醋酸鈉和氯化苯，加熱至指定溫度，加入O.8g的三乙胺。保溫攪拌反應(yīng)指定時間。加入100g熱水，攪拌10min后降溫至85℃，加入第2步水解反:在裝有攪拌器、溫度計、冷凝管的500mL多口瓶中，加入上述有機相，19.4g氫氧化鈉和170g水。加熱攪拌至回流，保溫2h。降溫至正交實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果正交實驗以鄰苯二甲醇收率為考察指標(biāo)，數(shù)據(jù)及處理結(jié)果見表3-4。表3-4正交實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果Table3-4orthogonalexperimentaldataandresults項目配料比溫度(℃)反應(yīng)時間h溶劑量(g)產(chǎn)量(g)產(chǎn)率%195840210010803105121204951012051001240610588079512808100812091051040K1K2K3極差9.8結(jié)果與討論從表3-4中看出，配料比對實驗的收率影響最大，取配料比取l:2.2，其次是反應(yīng)時間，取12h，再次是溶劑量，取40g為好，最后是溫度，取105℃實驗結(jié)果.1產(chǎn)品的質(zhì)量分析我們對我們實驗所得產(chǎn)品鄰苯二甲醇進行了用毛細(xì)管測定熔點的方法對鄰苯二甲醇進行了含量測定。測得鄰苯二甲醇的熔點為℃。剛好在它的熔點范圍之內(nèi)（標(biāo)準(zhǔn)值63-64℃）。證明了我們所的產(chǎn)品確實是鄰苯二甲醇。我們再通過紅外光譜儀對我們所得的鄰苯二甲醇進行測定。測定結(jié)果見紅外光譜圖4-5[6]，4-6。圖3-4鄰苯二甲醇紅外標(biāo)準(zhǔn)圖Fig4-5o-2standardmethanolinfraredmap圖3-6合成的鄰苯二甲醇紅外譜圖Fig4-6synthesisofo-infraredspectraofmethanol我們再通過合成的鄰苯二甲醇紅外譜圖的與鄰苯二甲醇標(biāo)準(zhǔn)的紅外譜圖比較，特征峰一致，可以確定合成的物質(zhì)為鄰苯二甲醇。.2結(jié)果分析討論通過單因素實驗可知，該工藝合成鄰苯二甲醇工藝參數(shù)的范圍：配料比為1：2.2，溶劑的用量為60克

第四章鄰苯二甲醛的合成4.1引言鄰苯二甲醛，具有醛類的一般性質(zhì)。其分子式為C8H6O2，結(jié)構(gòu)式為:分子量為134.14，熔點55℃-57℃，沸點大于110℃,常溫下為黃色針狀晶,通常在小于本實驗采用鄰苯二甲醇初始原料，用硝酸作為氧化劑進行氧化。鄰苯二甲醇與硝酸氧化屬于典型的醇氧化反應(yīng)，反應(yīng)很容易進行。反應(yīng)首先生成醛，醛進一步氧化生成副產(chǎn)物酸和苯酞。反應(yīng)方程式如下:主反應(yīng)：副反應(yīng):為了抑制副產(chǎn)物進行，在體系中加入醋酸，鄰苯二甲醛收率有很大提高。4.2試驗部分實驗步驟在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的500mL三口瓶中，加入鄰苯二甲醇、水和乙酸，加熱至指定溫度，控溫向體系中滴加硝酸(67％，下同)，保溫攪拌到設(shè)定時間。冷卻至室溫，用等體積的甲苯萃取三次，分出有機相，減壓蒸出甲苯，得鄰苯二甲醛粗品。將鄰苯二甲醛粗品在石油醚中重結(jié)晶，得到鄰苯二甲醛。單因素實驗(1)醋酸用量對反應(yīng)的影響固定鄰苯二甲醇量為10g，硝酸用量為11g，反應(yīng)溫度為60℃，反應(yīng)時間為l項目醋酸的用量/g鄰苯二甲醛產(chǎn)量/g鄰苯二甲醛的收率/%110.0220.034表3-5醋酸的用量對鄰苯二甲醛收率的影響Table3-5amountofaceticacideffectsontheyieldofOrtho-phthalaldehyde圖3-5醋酸的用量對鄰苯二甲醛收率的影響Table3-5amountofaceticacideffectsontheyieldofOrtho-phthalaldehyde(2)溫度對反應(yīng)的影響固定鄰苯二甲醇量為10g，硝酸用量為，醋酸用量為30g，反應(yīng)時間為1h，考察了不同反應(yīng)溫度對鄰苯二甲醛產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表3-6，從表中可看出，當(dāng)反應(yīng)溫度較低時，硝酸氧化性較弱，收率較低，而當(dāng)反應(yīng)溫度較高時，硝酸的氧化能力增強，但鄰苯二甲醛收率反而呈下降的趨勢，原因是溫度升高，副反應(yīng)進行更快，從而使得目標(biāo)產(chǎn)物量反而降低。表3-6溫度對鄰苯二甲醛收率的影響Table3-6effectsoftemperatureonyieldofOrtho-phthalaldehyde項目溫度/℃鄰苯二甲醛的產(chǎn)量/g鄰苯二甲醛的收率/%160272380490圖3-6溫度對鄰苯二甲醛收率的影響Table3-7.temperatureeffectsontheyieldofOrtho-phthalaldehyde(3)硝酸用量對反應(yīng)的影響固定鄰苯二甲醇量為10g，醋酸用量為30g，反應(yīng)溫度為80℃，反應(yīng)時間為1h，考察了硝酸的用量對鄰苯二甲醛產(chǎn)率的影響，實驗結(jié)果見圖3-7，可知：硝酸用量增大對產(chǎn)品收率影響很大，鄰苯二甲醛收率隨著硝酸用量的增大迅速提高，但用量超過l：2.表3-7硝酸用量對反應(yīng)收率影響Tableeffects3-8nitricaciddosageonyieldresponse項目配料比收率/%11：2.0234圖3-7硝酸用量對反應(yīng)收率影響Tableeffects3-8nitricaciddosageonyieldresponse(4)反應(yīng)時間對反應(yīng)的影響固定鄰苯二甲醇量為10g，硝酸用量為16g，醋酸用量為30g，反應(yīng)溫度為80℃，考察了反應(yīng)時間對鄰苯二甲醛收率的影響，實驗結(jié)果見表3-表3-8時間對反應(yīng)收率的影響Rable3-9Timeeffectsontheyieldofthereaction通過單因素實驗可知，該工藝合成鄰苯二甲醛工藝參數(shù)影響范圍為：配料比1:2.2-1:3.O，反應(yīng)溫度70-90℃，反應(yīng)時間為0.5-1.5h，醋酸用量為144.3正交實驗采用L(34)正交實驗設(shè)計，固定鄰苯二甲醇的量為o．36Inol(509)，選擇鄰苯二甲醇與硝酸物質(zhì)的量比為A、反應(yīng)時間為B(h)、反應(yīng)溫度為c(℃)、加入醋酸的質(zhì)量為D(曲，各因素選擇的水平見表3-9。表3-9正交實驗因子及水平Table3-9orthogonalfactorandlevelof項目配料比時間(h)溫度(℃)醋酸加量（g）170202803039040正交以鄰苯二甲醛的收率(按含量折合后)為考察指標(biāo)，隨機進行實驗，數(shù)據(jù)及處理結(jié)果見表3-10。表3-10正交實驗數(shù)據(jù)Table3-10withorthogonalexperimentaldata編號配料比反應(yīng)時間h反應(yīng)溫度℃醋酸用量/g產(chǎn)品質(zhì)量/g收率/%1702028030390404804059020670306.671:903070.381:704091:8020K1K2K3極差4.4結(jié)果與討論由表3-10可見，反應(yīng)條件諸因素中對產(chǎn)率影響大小次序為：硝酸用量>反應(yīng)時間>反應(yīng)溫度>醋酸用量，最佳方案是：配料比1:2.2，時間O.5h，溫度80℃，醋酸用量30g4.5實驗結(jié)果.1產(chǎn)品的質(zhì)量分析℃。剛好在它的熔點范圍之內(nèi)（標(biāo)準(zhǔn)值55-57℃）。證明了我們所的產(chǎn)品確實是鄰苯二甲醛。我們再通過紅外光譜儀對我們所得的鄰苯二甲醛進行測定。測定結(jié)果見紅外光譜圖3-11，3-12圖3-11鄰苯二甲醛的紅外標(biāo)準(zhǔn)譜圖Fig5-5o-phthalaldehydestandardinfraredspectra圖3-12合成的鄰苯二甲醛譜圖Fig5-6synthesisofo-phthalaldehydespectrum我們通過合成的鄰苯二甲醛紅外譜圖的與鄰苯二甲醛標(biāo)準(zhǔn)的紅外譜圖比較，在1700nm左右有一個很強的吸收峰，與標(biāo)準(zhǔn)圖譜不一致，我們和老師通過分析討論，有可能是我們是在重結(jié)晶的過程中沒有達到預(yù)定結(jié)果，使產(chǎn)品鄰苯二甲醛中含有鄰苯二甲醇以及其他雜質(zhì)；有可能是硝酸過量使氧化過量，而生成副產(chǎn)物鄰苯二甲酸和酯。4.5.2結(jié)果分析討論通過單因素實驗可知，該工藝合成鄰苯二甲醛工藝參數(shù)的范圍：配料比為1：2.5，醋酸的用量為60克時在實驗的開始階段，鄰苯二甲醇氧化后，反應(yīng)的產(chǎn)物很難結(jié)晶，甚至不能結(jié)晶，后來經(jīng)我們的研究發(fā)現(xiàn)我們所用的硝酸有微黃色，硝酸對反應(yīng)收率的影響很大，后來我們換了純的硝酸反應(yīng)的結(jié)晶還是不是怎么好。我們再通過探討和查資料[17，18]得知與冰醋酸的濃度有關(guān)。后來我們研究發(fā)現(xiàn)用冰醋酸與水的比為1：1時效果比較好。再有在鄰苯二甲醇氧化時，我們一直考慮硝酸的加入過量影響反應(yīng)的收率，開始硝酸的加入量控制的很嚴(yán)格，但反應(yīng)出來的產(chǎn)品由于氧化不完全，產(chǎn)物很難分析提純，硝酸滴加過快又會產(chǎn)生大量二氧化氮氣體，使反應(yīng)氧化過量影響反應(yīng)的收率。所以硝酸的加入一定要適度，否則對反應(yīng)的收率影響很大，甚至導(dǎo)致不能結(jié)晶。

第五章結(jié)論5.1研究結(jié)論5.1.1對以鄰二(一氯甲基)苯為原料，通過酯化、水解工藝進行合成鄰苯二甲醇的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化，結(jié)果為：鄰二(一氯甲基)苯：無水醋酸鈉=1：2．2，反應(yīng)溫度100℃，催化劑用量為2％；鄰苯二甲醇收率92.6%5.1.2首次在國內(nèi)用硝酸分別對鄰苯二甲醇及1，3-二氫異苯并呋喃進行氧化，得到了兩條合成鄰苯二甲醛的新工藝。并分別在單因素實驗基礎(chǔ)上進行了正交實驗，優(yōu)化工藝參數(shù)如下：鄰苯二甲醇工藝：鄰苯二甲醇與硝酸摩爾比為1：2.2，反應(yīng)溫度80℃，醋酸用量30g，時間h，收率達74本研究合成工藝路線立足國內(nèi)原料市場，是一條新的合成鄰苯二甲醛的工藝路線；和現(xiàn)有生產(chǎn)工藝相比，本研究反應(yīng)溫度低、合成步驟少；合成中采用水做溶劑，污染小，合成收率高，降低了成本，提高了經(jīng)濟效益：副反應(yīng)少，產(chǎn)品易精制，純度高。5.1.3研究中對鄰苯二甲醛的化學(xué)分析方法進行了一定的探索，結(jié)合熔點及紅外圖譜證明該分析方法使用合理、準(zhǔn)確快捷，方便可靠。5.2期望和改進我們通過兩周的研究與探索，本課題的研究已取得了一定的成果，該工藝簡單，反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)步驟少，生產(chǎn)周期短，成本相對較低。但通過研究發(fā)現(xiàn)，目前采取此工藝提取鄰苯二甲醛合成仍處于一個初探階段，還不是十分成熟，有待進一步開發(fā)和提高。還有很多需要提高和完善的地方。在合成過程中要嚴(yán)格控制濃硝酸的加人速率和用量，以減少副產(chǎn)物鄰苯二甲酸的生成。硝酸氧化過程中加入醋酸可以大幅提高鄰苯二甲醛收率的機理還有待探索，鄰苯二甲醛的復(fù)配及應(yīng)用實驗還有待于進一步的研究?；亓鞣磻?yīng)溫度條件下，考察反應(yīng)物在不同體積比的冰醋酸和水組成的介質(zhì)中進行反應(yīng)，對合成鄰苯二甲醛的反應(yīng)時間和收率的影響，反應(yīng)介質(zhì)對合成鄰二苯甲醛所需時間和收率有較大影響，反應(yīng)溶劑中不加冰醋酸，得不到鄰苯二甲醛，反應(yīng)介質(zhì)中冰醋酸和水的體積比為何值時，反應(yīng)所需的時間較短，鄰苯二甲醛的收率最高。盡管如此，在合成上已經(jīng)具有一定的基礎(chǔ)，且該合成鄰苯二甲醛的工藝不需要有機溶劑，用到水做溶劑，節(jié)省了資源和經(jīng)濟。符合國家環(huán)保政策，產(chǎn)品市場前景良好。因此該項目具有良好