开题报告 - 3-巯基丙酸合成工艺实验及分析 - 化工11203班 - 邓招.doc

3-巯基丙酸合成工艺实验及分析长江大学毕业论文(设计)开题报告题 目 名 称 3-巯基丙酸合成工艺实验及分析 题 目 类 别 毕业论文 院 （系） 化学与环境工程学院 专 业 班 级 化工11203班 学 生 姓 名 邓 招 指 导 教 师 尹 先 清 辅 导 教 师 尹 先 清 开题报告日期 2016年1月9日 -3-巯基丙酸合成工艺实验及分析学 生：邓 招 化学与环境工程学院指导教师：尹先清 化学与环境工程学院一、题目来源题目类别：毕业论文题目来源：产学研合作实践。在荆州市偌亚化工生产现场进行全部工作。3-巯基丙酸作为一种重要的医药中间体，在国民生活中占据十分重要的地位，从作为医药中间体的原料到各种化学助剂、添加剂，再到电子化学品，它几乎涉及到了生活生产中的方方面面，已经成为我们必不可少的原料。但是目前市场上生产销售的3-巯基丙酸受到各种因素的限制，例如生产原料的选择、生产线路的优化设计、产品监测等等，导致它并没有实现安全、绿色、大规模生产。鉴于原料是否廉价易得，合成线路的简单可行性，最终以丙烯腈与硫氢化钠为原料，合成3-巯基丙酸。二、研究目的和意义3-巯基丙酸（又名: -巯基丙酸、巯基丙酸, 3-Mercaptopropionic acid）,分子式：C3H6O2S，CAS登记号：107-96-0，化学结构式为：。无色透明液体，遇冷固化。是一种重要的有机合成原料，也是医药芬那露的中间体，可用于医药中间体、电子化学品，制备交联剂、硬化剂、树脂添加剂、抗氧剂、催化剂和生化试剂，也可用来制备塑料热稳定剂、除草剂及其聚合反应的链转移剂，粘度指数改进剂，还可作为PVC热稳定剂酯基锡的原料，在染发烫发行业也有应用，同时也可以用作聚氯乙烯的稳定剂，与硫代乙醇酸一样可用于透明制品，热稳定性非常好，优于其他稳定剂，市场前景十分广阔。中国国内仅东北第三制药厂生产3-巯基丙酸，其工艺为硫脲法。其合成方法可概括为三种类型:其一为丙烯腈路线，即利用丙烯腈与NaHS通过Michael加成反应，然后酸解合成3-巯基丙酸；其二为丙烯酸路线，即利用丙烯酸与H2S通过Michael加成反应制备，或利用丙烯酸与Na2S2O3加成生成Bunte盐然后水解制备。前者采用过量H2S高压下反应，对设备要求苛刻，大大过量的H2S回收困难，后者产品收率很低；其三为3-氯丙酸路线，即利用3-氯丙酸为原料，通过与Na2CS3进行亲核取代反应，再酸解制备。该方法原料成本高，废水量大，对环境污染严重。另外利用3-氯丙酸与Na2S2O3反应，再酸解也可制备得到3-巯基丙酸。硫脲法所使用的原料中硫脲和一氯代丙酸钠的成本较高，反应中要生成氯化钠，氨气，二氧化碳和硫酸钡等多种副产品，回收利用的成本过高。所以，综合考虑原料是否廉价易得、合成线路是否简单易操作、原料是否容易回收、废气废液是否容易处理等多种因素，研究以丙烯腈与硫氢化钠为原料，合成3-巯基丙酸，为工业大规模化生产，具有十分重要的意义。三、阅读的主要参考文献及资料名称1. 姜旭，陈稼轩，龙春梅，蒋文伟. -巯基丙酸的合成J. 精细化工中间体，2004，35(3):4849.2. 冯柏成. -巯基丙酸的合成研究J. 青岛化工学院学报，1998，19(1):6366.3. 张圣光，王留成，程相林，赵建宏，王亚婷. 硫氢化钠法合成-巯基丙酸的工艺研究J. 精细与专用化学品，2015，23(8):3437.4. 黄可龙，张鹏，董萍. 琉基丙酸及其醋的制备和红外光谱研究J. 中南政法学院学报，1991，22(5):588592.5. 陈郁璇，王海水. 3-巯基丙酸自组装单分子膜的研究进展J. 分析测试学报，2013，32(9):11471152.6. 刘福德，王密，高素华，韩宝成. 3-氯丙酸路线合成3-巯基丙酸J. 化学工业与工程，2006，23(2):130132.7. E. 阿雷兹. 3-巯基丙酸合成方法P. 中国:1185 432A，1997-10-10.8. KLENK H. -mercaptopropionic acid derivativesP. DE: 3 223 973，1983-12-29.9. Borut Furlana，Zdenko asar，Damjan terka，Jan Fabris. 3-Mercaptopropionic acid as a new reagent for the industriallyapplicable synthesis of highly pure O-desmethylvenlafaxinefrom venlafaxineJ. Journal of Sulfur Chemistry，2015，36(1):6773.10. Kudelski A. Raman study on the structure of 3-mercaptopropionic acid monolayers on silverJ. Surface Science，2002，502:219223.11. Alexey I. Potapov，Alexandre V. Vorontsov. Investigation of fragmentation pattern of bis(trimethylsilyl)ester of 3-mercaptopropionic acidJ. International Journal of Mass Spectrometry，2004，235(2):163170.12. P. Salgadoa，T. Visnevschi-Necrasov，R.P. Kiene，I. Azevedo，A.C.S. Rocha，C.M.R. Almeida，C. Magalhes. Determination of 3-mercaptopropionic acid by HPLC: A sensitivemethod for environmental applicationsJ. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci，2015， 992:103108.13. JIAN Wen-ping，LIU Sheng，LI Jun，YANG Wen-sheng. Decomposition Reaction of Zn-MPA(3-Mercaptopropionic Acid)Complex Under M icrowave IrradiationJ. ScienceDirect，2008，24(3):353356.四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向根据对国内对巯基丙酸行业的研究报告，结合巯基丙酸行业历年供需变化规律，以及全国范围内的生产销售情况，立足市场，结合科研，对国内的巯基丙酸现状调查显示：3-巯基丙酸不仅是重要的医药芬那露的中间体，同时可以作为化学助剂、添加剂、交联剂、硬化剂、抗氧剂、催化剂、生化试剂等，用途广泛，需求量大，主要市场集中在华北地区、华东地区、西南地区以及东南地区，市场前进十分广阔。但是，目前国内只有东北第十三制药厂大规模标准化生产，除此之外都是小批量生产模式，不仅生产能力有限，科研技术的保密性也严重制约了巯基丙酸的技术改进和规模化。同时研究表明，不管使用目前的哪种方式（前述提到的3种生产路线），或者原料毒性过大、或者原料价格昂贵难寻、或者操作条件苛刻、或者生产工艺复杂，导致生产效益低、或者副产物多，环境污染严重等因素，严重制约了巯基丙酸的生产规模化。为了实现“零污染”、“绿色环保”的目的，科研方向正在逐步转向节能环保、低污染、原子经济效益高的方向，寻找低毒性、原料易得、易操作、低污染的可替代品，用于大规模化生产巯基丙酸，真正实现利国利民的目的。由于实验室操作和实际的工厂生产的巨大差异，眼下研究的主攻方向是尽可能的使反应步骤最少，条件容易控制，产品检测难度小。努力解决环境与效益同步最大化，成为了国内外研究的重大问题五、主要研究内容，需重点研究的关键问题及解决思路5.1 关键问题（1） 生产产品是否合格的检测步骤及内容； （2） 酸法生产工艺更改为碱法生产工艺后，如何判断生产效率是否提高；（3） 如何确定最优生产方案。5.2 解决思路采用的实验路线如下：针对以上几个关键问题，实现合格生产可提供的解决方法分别如下：（1） 根据3-巯基丙酸的生产路线：合成水解回流萃取精馏，严格按照以下五个步骤操作：对进厂原料进行检测，确保生产过程使用的原料合格；严格控制回流环节的回流液含量达标；严格控制萃取环节的萃取液含量合格；对精馏液的含量进行分析；对出厂产品做最后环节的含量分析；（2） 忽略掉生产过程中的环节，直接检测最终产品的含量和纯度，对比工艺改进前后，是否有明显的变化；（3） 将实验数据做成表格，对比实验，原料廉价易得的、实验容易操作易控制的、检测方式容易的、产品生产效率较高的，回收原料便捷无污染的，即是我们需要的最优生产方案。六、完成毕业论文所必须具备的工作条件（如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备和实验环境条件等）及解决的办法1. 工具书：化工中间体手册、精细有机合成；2. 计算机辅助设计：offices；3. 资料：长江大学图书馆文献和藏书、诺亚化工有限公司的实际生产实验数据；4. 实验设备和环境：（1） 实验药品：丙烯腈、硫氢化钠、浓盐酸（32%）、液碱（32%）、盐酸标准滴定液（0.1084mol/L）、氢氧化钠标准滴定液（0.4998mol/L）、碘标准滴定液（0.1043mol/L）、淀粉指示剂（0.5%）、酚酞指示剂（0.5%）、甲基橙指示剂（0.5%）、GG茜素黄-百里香芬兰指示剂、BaCl2溶液（20%）、实验用甲醛、二氯乙烷、丙酮、蒸馏水等。（2） 在公司现场完成全部工作。实验主要仪器： GC9790气相色谱仪、N2000色谱分析工作站、烘箱、常规实验合成玻璃仪器等。七、工作的主要阶段、进度与时间安排1. 2015年12月7日2015年12月20日：选择课题，确定研究方向。2. 2015年12月21日2016年1月8日：查找