邻苯二甲醛消毒剂的工艺合成.doc

湖南化工职业技术学院湖南化工职业技术学院毕业论文毕业论文题题 目目: 邻苯二甲醛消毒剂的合成工艺路线的研究院系名称院系名称: 应用化学系 专业班级专业班级: 制药 0511 学生姓名学生姓名: 李祖碑 学学 号号: 200501050114 指导老师指导老师: 胡莉蓉（副教授） 2007 年 12 月 11 日摘摘 要要 邻苯二甲醛(O-phthalaldehyde，简写为 OPA)以前是一种重要的医药化工中间体，自 1994 年 Alfa 发现其用于医疗内窥镜的消毒有很好的效果后，国外对 OPA 消毒功能研究十分活跃，以将其开发成一种新型高效消毒剂并获得美国 FDA 的认证1.与目前在医疗机构广泛采用消毒剂戊二醛相比，邻苯二甲醛的杀菌谱更广，使用浓度更低，杀菌时间更短，刺激性更小，腐蚀性更弱。近几年美国、加拿大、日本等先进国家已经用它逐步取代戊二醛作为新一代效。基于以上原因，本课题对邻苯二甲醛的合成过程进行了较为系统的研究，得邻苯二甲醛新的合成路线，并对其工艺过程工艺参数进行了优化.以邻苯二(一氯甲基)苯为原料，在相转移催化剂存在下进行脂化水解，经减压蒸馏，制得邻苯二甲醇，该过程优化的工艺参数为:邻二(一氯甲基)苯:无水醋酸钠=l:.22(摩尔比)、反温度 100、催化剂用量 2%，都苯二甲醉收率达 92.9%.以邻苯二甲醇为原料通过硝酸氧化得到目的产物邻苯二甲醛.在优化工艺条件下，即邻苯二甲醇与硝酸的摩尔比 1:2.5、反应温度 80、反应时间1h，收率可达 58.2%. 本研究首次采用新工艺合成出了邻苯二甲醛，合成中采用水做溶剂，合成收率高，工艺步骤少，降低了成本，提高了经济效益，该项目为陕西省 2005 年科技计划项目。关键词关键词: :邻二 (一氯甲基)苯 邻苯二甲醇 邻苯二甲醛 合成 Abstraet In the paper, the progress in the study of the medical disinfectant was reviewed. The synthesis of 1,2-benzenedimethanol was researched form 1,2-bis-chloromethyl-benzol. It indicates that the yield of 1,2-benzenedimethanol is mainly controlled dy the process of esterification. The reaction condition had also been studied. The result of the experiments showed that the yield of 1,2-benzenedimethanol was adout 97under the following condition:the molar ratio of 1,2-bis-chloromethyl-benzol to sodium acetate equal to 1:2.2, at the temperature of 100,the mass ratio of catalyst to 1,2-bis-chloromethyl-benzol is 8The processing parameter of 1,3-dihvdroisobenzofuran from 1,2-bis-chloromethyl-benzol was researched also. The result of the experiments showed that the yield of 1,2-benzenedimethanol was about 92.9 under the following conditions: the molar ratio of sodiurn hydroxide to 1,2-bis-chloromethyl-benzol equal to 2.5:1, at the temperature of 80, the reaction time about 6h and the molarity ratio of catalyst to 1,2-bis-chloromethyl-benzol is 0.15.The synthesis of o-phthalaldehyde was investigated from 1,2-benzenedimethanol in the solvent of acetic acid and water. The reaction conditions had also been studied The xeperiment results showed that the yield of o-phthalaldehyde was about 58.2 under the following conditions: the molar ratio of C8H10O2/HNO3 equal to 1:2.5, at the temperature of 80 and the reaction time about 0.5h. The synthesis of o-phthalaldehyde was also researched from 1,3-dihydroisobenzofuran in the solvent of acetic acid and water. The reaction conditions had been studied. When the molar ratio of C8H10O2/HNO3 equal to 1:2.5,at the temperature of 80 and the reaction time about 0.5h.The yield of o-phthalaldehyde reached 78.0. The prepared o-phthalaldehyde was analysised by IR,melting point and chemical analysis.Keywords: 1,2-bis-chloromethyl-benzol 1,2-benzenedimethanol o-phthalaldehyde Synthesis 目录目录第一章 文献综述 .11.1 医用消毒剂研究概况及发展趋势 .11.2 戊二醛消毒剂的优缺点 .41.3 邻苯二甲醛与戊二醛的比较 .61.4 邻苯二甲醛现有合成工艺简介 .91.5 论文选题的目的和意义 .10第二章 实验方案、试剂仪器及分析方法.122.1 实验方案设计 .122.2 实验试剂和仪器 .122.3 邻苯二甲醛含量的分析 .13第三章 1，3 一二氢异苯并肤喃的合成 .153.1 引言 .153.2 1，3 一二氢异苯并肤喃的合成.153.2.1 合成方法 .153.2.2 操作步骤 .15第四章 邻苯二甲醇的合成.164.1 引言 .164.2 邻苯二甲醇的合成 .164.3 合成原理.164.4.2 溶剂的量对反应收率的影响.184.5 实验结果 .204.5.1 产品的质量分析.204.5.2 结果分析讨论 .21第五章 邻苯二甲醛的合成.225.1 引言.225.2 试验部分.225.2.1 单因素试验设计.225.3 实验结果.255.3.1 产品的质量分析.255.3.2 结果分析讨论 .27第六章 结 论 .286.1 研究结论.286.2 期望和改进.29致谢 .30参考文献 .31第一章第一章 文献综述文献综述1.1. 戊二醛消毒剂的优缺点戊二醛消毒剂的优缺点目前，市场上所使用的醛类消毒剂主要有戊二醛、甲醛、复合醛等产品，而其中戊二醛在医院的使用量最大，主要用在内窥镜等精密仪器设备的消毒灭菌。如美国强生公司出品的 2.4%戊二醛含量的消毒剂，为两体分别包装，用前合一，形成不成性活性较高的戊二醛。因为自 1962 年 Peppe 等人发现了戊二醛(Glutaraldehyde,GAT)的强大杀菌作用以来，国外 1963 年就开始生产 2%碱性戊二醛消毒剂。近 40 年的广泛应用已表明戊二醛具有使用浓度低、高效、广谱、快速杀灭微生物等优点，而被誉为化学低温灭菌剂发展史上的里程碑之一。现已把戊二醛作为怕高温、怕腐蚀医疗器械的首选消毒剂，尤其作为内镜的消毒灭菌剂。 尽管戊二醛具有良好的杀菌效果，但是 2%碱性戊二醛对某些分枝杆菌的杀灭效果并不理想。有研究表明耐戊二醛的分枝杆菌在戊二醛溶液中可以存活。法国的Dauendorffer JN 等评估了 2%碱性戊二醛溶液对蟾分枝杆菌的杀灭效率，证明蟾分枝杆菌对 2%碱性戊二醛比结核分枝杆菌和耻垢分枝杆菌有更强的抵抗力:环境样本中的菌株比人类样本中的菌株对 2%碱性戊二醛的抵抗力更强,60%戊二醛对芽胞杆菌的杀灭作用也不理想。美国的 Danielson JW 等也研究了接种在瓷半柱体上的 4 种耐戊二醛的枯草杆菌芽胞的耐药性及复苏。比较从瓷半柱体上清洗下来的溶液或悬浮液中的枯草杆菌芽胞同从土壤中提取的经肉汤培养出的枯草杆菌芽胞的耐药性，发现后者的耐药性更强;悬液中加钙时芽胞对戊二醛的耐药性更强，单独加镁与混合加镁和钙这两者的芽胞耐药性没有差别;杆菌肤肉汤培养基中的枯草杆菌芽胞对戊二醛的耐药性最强，研究还发现该芽胞经 3%碱性戊二醛处理后仍能复活7l。此外，戊二醛对带有卵囊的隐抱子虫的杀灭时间长。美国的 Wilson JAI等研究 3 种消毒剂对隐抱子虫卵囊的灭活作用，证明 2.5%戊二醛对灭活卵囊出芽和抑制单层细胞感染的效果最好，但却需要暴露卵囊于戊二醛长达 10 h 且卵囊在最低浓度时才有效(1.5X104)，而如何解决携带隐抱子虫的内镜的消毒是一个值得注意的问题，因为浸泡戊二醛时间过长会腐蚀内镜6 如上前所述，戊二醛作为一种广谱、高效消毒剂，被广泛被应用于生物医学领域，尤其作为怕高温怕腐蚀的内镜的首选消毒剂。但是随着戊二醛的广泛应用，在暴露人员中引起了一些毒副作用。调查发现，即使小浓度的戊二醛也是高毒的，需要正确储存与处理71.1.邻苯二甲醛与戊二醛的比较邻苯二甲醛与戊二醛的比较 邻苯二甲醛作为一种新型高效消毒剂其主要有以下的特点。l.杀菌能力强，杀菌范围广邻苯二甲醛对细菌繁殖体、真菌、分枝杆菌、病毒、细菌芽抱甚至某些寄生虫都有很强的杀灭作用，尤其对戊二醛耐药结核分枝杆菌有良好的杀灭作用。walsh和 MaiUdar 等对邻苯二甲醛杀灭大肠杆菌 ATCC9481、金黄色葡萄球菌 NCTC6571 及铜绿假单胞菌 PA01 的效果进行了实验。在悬液试验中，用 18mg/L 的邻苯二甲醛溶液作用 20mni 可杀灭铜绿假单胞菌达 5log 以上。当邻苯二甲醛浓度为 180mg/L 时，作用 5mni，以上三种细菌均可减少 5log 以上，而戊二醛达到同样的杀灭效果需要45Omg/l。将上述三种细菌污染在玻璃上经 5000mg/L 的邻苯二甲醛作用 2-5mni 使得三种菌菌量下降达 610g 以上。2.使用浓度低，灭菌时间短传统的碱性 2%的戊二醛消毒剂在 5min 可以杀灭常见细菌，在 4-5h 杀灭芽胞，而含量为 0.55-1.0%的邻苯二甲醛消毒剂进行的微生物学实验，证实其对细菌繁殖体作用 2-3min 即可杀灭，1.5-2h 内杀灭芽胞，是一种高水平的消毒剂。3.毒性低，挥发性小，对客体友善4.性质稳定邻苯二甲醛在 pH 为 3 一 9 的范围内都有很好的稳定性，其溶液可以连续使用14 天以上。美国 Cidxe 公司已经研制出精确监测浓度的试纸。有资料显示，如果使用自动内镜清洗程序，在达到最小有效浓度前可以反复使用 82 次，而戊二醛仅能使用 40 次。国内外文献就邻苯二甲醛的稳定性研究有关报道详见表61-2、1-3。表 1-2 0.3%邻苯二甲醛溶液稳定性研究Tab 1-2 0.3% o-phthalaldehyde solution Stability Study表 1-3 5%邻苯二甲醛存贮液保存 10 个月后的最低杀菌浓度Tab1-3 5% o-phthalaldehyde storing liquid depositary 10 months after the minimum bactericidal concentration1.31.3 邻苯二甲醛现有合成工艺简介邻苯二甲醛现有合成工艺简介 邻苯二甲醛的合成路线国内外报道较多，但大多产率较低，成本偏高，目前的合成路线主要有如下一些：1.邻二甲苯澳化水解法14 由邻二甲苯经澳化、水解制得，反应方程式如下: 该法反应比较简单，中间产物四澳一邻二甲苯产率达 92%，但需用澳作原料，成本较高，还用四氯化碳作溶剂，水解产率只有 63%，反应收率合计只有 55%左右，导致产品成本较高。2.邻二甲苯氯代水解法该法是以二甲苯为起始原料经抓化生成邻二四氯甲基苯，然后进行水解。反应方程式如下： 用氯气进行反应，由于反应生成邻二甲苯与氯气生成邻二四氯甲基苯合成收率不高于 40%，水解收率不高于 75%。工艺转化率低的原因导致中间产物收率低、难以分离，导致其最终产品成本高、纯度较低。3.蔡臭氧化加氢法6 由蔡臭氧化后加氢制得，其反应方程式如下 臭氧化蔡加氢法收率可达 86.5%，但要采用贵金属作为催化剂，且工艺条件难以控制，产品纯度不高，导致该法生产的邻苯二甲醛成本较高、污染较严重、设备投资高、不易于工业化生产。 4.其它合成方法 国外专利报道采用邻苯二甲醇高温(250-500)通氧氧化来合成邻苯二甲醛。Hiral 等报道用贵金属钉作催化剂，甲苯作溶剂，回流反应可得邻苯二甲醛。国内亦有报道15由邻苯二甲酞亚胺经过电解还原，电解甲氧基化和酸性水解制备邻苯二甲醛。但上述几种合成方法收率都不高于 50%，且工业化困难。 上述几种方法前 3 中方法用于工业化生产，但由于污染及成本问题邻二甲苯溴化水解法国外发达国家已经停止使用，国内目前主要采用邻二甲苯澳化水解法及邻二甲苯氯代水解法来生产邻苯二甲醛，但由于产品成本高、纯度较低，其中对人体有害杂质难以去除。从而限制了邻苯二甲醛作为新一代高效消毒剂在我国医疗行业的推广使用。1.51.5 论文选题的目的和意义论文选题的目的和意义我们的生活环境中存在着大量的病原微生物及其他有害微生物，它们通过许多的途径和方式传染给人体，严重危害着人类的健康。由于长期以来人们“消毒”的意思淡薄，而导致近几年来许多传染性病在蔓延。而到上世纪末本世纪初，传染病和疫情有了新的特征，一是传染病和病毒的品种迅速增多。据北京疾控中心提供的资料显示 19751996 年 20 年间人类发现新的传染病有 31 种而到 20 世纪末已增加到 39 种。二是突发性传染病事件的发生频率也越来越高，产生的影响也越来越大，进入新世纪以来，非典、禽流感等等传染病的发生给国家、人民的生命财产带来重大的损失。也给人们的心灵上带来恐慌。三是传播途径，持续时间，波及范围有了新地变化，而其传染范围由点状到区域性到全国性甚至成为世界性。对经济、人民财产和国家安全战略体系受到严重的损失。经历过了许多惨痛的经验教训以后，我国人民更加注意公众环境和介质消毒使用安全高效、与环境友好的新型消毒剂，已成为医药化工科技进步的需要。因此，消毒剂的发展方向应该向以下目标进军：一是开发应用广普、高效低毒、适用范围广、并对环境安全的多功能制剂。二是加强开发复合配方制剂使消毒剂中的不同成分中发挥协同增效和互补灭菌作用、克服单一组分的杀菌弱点并能降低成本三是加强开发老药剂新用及杀生作用的研究。由此可见邻苯二甲醛的研究与发展在消毒界具有很大的潜质能力。第二章第二章 实验方案、试剂仪器实验方案、试剂仪器2.12.1 实验方案设计实验方案设计本研究拟以邻二(一氯)甲基苯为起始原料，采用水解、分子内脱水、氧化等工艺路线，研制、开发生产邻苯二甲醛。合成工艺路线如下:本方案首先拟对邻苯二甲醇和 l，3 一二氢异苯并吠喃的合成工艺进行了研究，接着分别就上述合成的两种产物进行硝酸氧化，主要选择适宜的物质的量比、溶剂、催化剂、温度、时间等工艺参数，利用正交实验方法，通过调节实验条件对制备方案进行优化选择;采用有效的化学分析方法结合熔点测定和红外谱图对产物进行分析，确定出产品收率高，质量合格、成本低的制备工艺路线方法，进而实现工业化。 与我国目前传统合成工艺相比较，该工艺具有如下特点:合成工艺路线立足国内原料市场，在国内首先采用该工艺合成出邻苯二甲醛;合成工艺先进，选择条件科学，收率可达 75%以上;反应温和，设备要求不高，投资少;减少了工艺步骤，降低了成本，提高了经济效益;副反应少，产品易精制，产品纯度高。 2.22.2 实验试剂和仪器实验试剂和仪器表 2-1 实验仪器一览表Tab 2-1 experimental apparatus List序号仪器备注1DF-1 型集热式磁力搅拌器天津市泰斯特仪器有限公司2D60-2F 电动搅拌杭州电机仪表有限公司3RE-52A 旋转蒸发器巩义市予华仪器有限责任公司4SHG-DCM1 循环水式真空泵巩义市予华仪器有限责任公司5DHG-9140A 电热恒温鼓风干燥箱上海-恒科科技有限公司6马头牌 JYT-5 架药物天平上海医用激光仪器厂表 2-2 实验试剂及材料一览表Table 2-2 experimental reagents and materials list序号试剂备注1邻二2无水醋酸钠广东-汕头西陇化工厂3乙酸乙酯天津市恒兴化学试剂制造有限公司4氢氧化钠长沙市分口塑料化工厂5三乙胺天津市大茂化学试剂厂6氯苯天津市科密欧化学试剂开发中心7硝酸8硫酸湖南邵阳市方华化工有限公司试剂厂9盐酸株洲石英化有公司10石油醚长沙市分口塑料化工厂11甲苯长沙市分口塑料化工厂12冰醋酸长沙市分口塑料化工厂13去离子水自制第三章第三章 1 1，3 3 一二氢异苯并呋喃的合成一二氢异苯并呋喃的合成3.13.1 引言引言1，3 一二氢异苯并吠喃是重要的有机中间体，可以用来合成药物、香料等。1，3-二氢异苯并吠喃可通过邻二甲苯二滨化物与 KHO 加热熔融反应来生成，该反应生成大量的树脂状副产物，收率很低，反应温度高。也有报告56l 采用邻苯二甲醇在酸存在下经高温脱水生成 1，3 一二氢异苯并吠喃，该法收率仅为 57%，且采用邻苯二甲醇为初始原料，成本较高。3.23.2 1 1，3 3 一二氢异苯并肤喃的合成一二氢异苯并肤喃的合成3.2.1 合成方法本实验采用氢氧化钠和邻二(一氯甲基)苯在相转移催化剂的作用下一步合成出 1，3一二氢异苯并映喃，反应收率可达 95%以上。反应方程式如下: 3.2.2 操作步骤在装有搅拌器、温度计、冷凝管的 500mL 多口瓶中，加入邻二(一氯甲基)苯、氢氧化钠和四丁基氛化铵，加热至指定温度，保温搅拌反应指定时间。降温静置，分离去水相，有机相用水洗涤，减压蒸馏，收集 84 一 86/20mnlHg 的馏分，得产品。 由于实验室条件所制该合成工艺路线所需要的条件无法达到而不能够进行合成1，3 一二氢异苯并肤喃。所以该路线没有进一步探讨和研究。第四章邻苯二甲醇的合成第四章邻苯二甲醇的合成4.14.1 引言引言 邻苯二甲醇的合成最初是 J.N .Ray 等通过还原醚得到的，尔后 Meyer,Nobert等，用丁基锂和苄醇生成的锂盐与甲醛作用得到了高收率的邻苯二甲醇。邻二(一氯甲基)苯在叔胺溶剂中先与有机酸盐生成脂，然后在醇溶液中与醇钠作用进而得到邻苯二甲醇。Brown Herbert C 等50通过还原剂 H3BSMe:将邻苯二甲酸酯还原，也得到了高产率的邻苯二甲醇6。邻苯二甲醇在有机合成中的应用很广，在不同氧化剂作用下，可以合成邻羟甲基苯甲酸内酯、本实验用其来合成邻苯二甲醛。除此外，它还参与了许多重要的化学反应。4.24.2 邻苯二甲醇的合成邻苯二甲醇的合成 国内邻苯二甲醇合成工艺是邻二(一氯甲基)苯在碱性水溶液中水解，伴有苯并吠喃、2-轻基苯甲醛、2-轻基苯甲酸等多种副产物的产生。4.34.3 合成原理合成原理邻二(一氯甲基)苯与无水醋酸钠进行反应生成二乙酸邻苯二甲酯，反应容易进行，生成的二乙酸邻苯二甲酯溶于有机相，而副产物氯化钠则溶于水相，分离容易，收率较高。接着将上述有机相与水在碱性条件下进行水解反应，本步反应收集水相，然后经过萃取、减压蒸馏可得总收率为 96%的邻苯二甲醇。合成邻苯二甲醇的化学方程式如下：（第一个反应式是错误的）4.4.4 4 .4.4 单因素试验设计单因素试验设计4.4.1 反应物质量的配料比对反应收率的影响固定邻二(一氯)甲基苯的量为 40 克（即 0.23mol） ，反应的温度为 100 度，反应的时间为 10 个小时，催化剂的三乙胺的量为 0.8 克，30的硫酸为 2.6 克，加入的溶剂的量为 40 克，邻二(一氯)甲基苯和无水醋酸钠的物质的量比分别为1：2.0、1：2.2、1：2.4、1：2.6 的情况下探讨反应物质量的配料比对反应收率的影响。1.操作步骤在装有搅拌器、温度计、冷凝管的 500mL 多口瓶中，加入邻二(一氯甲基)苯 40克（即 0.23mol） ，无水醋酸钠邻二(一氯)甲基苯和无水醋酸钠的物质的量比分别为 1：2.0、1：2.2、1：2.4、1：2.6，和氯化苯 40 克，加热至指定温度，加入三乙胺 0.8 克(1.1ml)。保温搅拌反应指定时间。加入 100g 热水，搅拌 10min 后降温至 85，加入 2.6 克 30%（2.2ml）硫酸，搅拌，静置，分出有机相。在装有搅拌器、温度计、冷凝管的 500mL 多口瓶中，加入上述有机相，19.4g氢氧化钠和 170g 蒸馏水。加热搅拌至回流，保温 2h。降温至 85，加入盐酸中和（PH 值为 7） ，静置分出水相。用等体积的乙酸乙醋萃取三次，减压蒸馏出乙酸乙酯，得邻苯二甲醇，冷却结晶的粗产品，利用石油醚重结晶，烘干的邻苯二甲醇。2.试验结果反应物质量的配料比对反应收率的影响的单因素的试验的结果见表 4-1 以及图4-2。从图 4-2 中可以看出:随着无水醋酸钠用量逐渐的增大，反应迅速，收率提高很快，当到达 41.5 克即邻二(一氯)甲基苯和无水醋酸钠的物质的量比分别为1：2.2 以后，随着硝酸用量逐渐的增大，收率变化趋式急剧下降配料比邻二（一氯甲基）苯 g无水醋酸钠 g氯化苯 g氢氧化钠 g三乙胺 g30%的硫酸 g理论产量 g实际产量 g收率%1：2.04037.24019.482.631.7426.583.51：2.24041.54019.482.631.7429.592.91：2.44045.34019.482.631.7428.7590.61：2.64049.14019.482.631.7427.887.6 表 4-1 反应物质量的配料比对反应收率的影响Tab 4-1 response of the quality of ingredients than the yield of the reaction75808590951001:2.01:2.21:2.41:2.6配料比收率%图 4-2 反应物质量的配料比对反应收率的影响Fig 4-2 response of the quality of ingredients than the yield of the reaction4.4.2 溶剂的量对反应收率的影响固定邻二(一氯)甲基苯的量为 40 克（即 0.23mol）反应的温度为 100 度反应的时间为 10 个小时，催化剂的三乙胺的量为 0.8 克，30的硫酸为 2.6 克，邻二(一氯)甲基苯和无水醋酸钠的物质的量比为 1：2.2，加入的溶剂的量分别为 20 克、40克、60 克、80 克的情况下探讨溶剂的量对反应收率的影响。1.操作步骤（同上步）2.试验结果溶剂的量对反应收率的影响的单因素试验结果对反应收率的影响的单因素的试验的结果见表 4-3 以及图 4-4。从图 4-4 中可以看出:随着无水醋酸钠用量逐渐的增大，反应迅速，收率提高很快，当到达 40 克以后，随着硝酸用量逐渐的增大，收率变化趋式急剧下降表 4-3 溶剂的量对反应收率的影响Tab 4-3 solvent on the reaction of the impact of yield溶剂的量邻二（一氯甲基）苯 g无水醋酸钠 g氢氧化钠g三乙胺G30%的硫酸g理论产量g实际产量 g收率%204041.519.482.631.7420.7365.3404041.519.482.631.7429.2592.16604041.519.482.631.7422.570.89804041.519.482.631.7416.5521004041.519.482.631.7411.636.502040608010020406080100溶剂的量/g收率/%图 4-4 溶剂的量对反应收率的影响Fig 4-4 solvent on the reaction of the impact of yield4.54.5 实验结果实验结果4.5.1 产品的质量分析 我们对我们实验所得产品邻苯二甲醇进行了用毛细管测定熔点的方法对邻苯二甲醇进行了含量测定。测得邻苯二甲醇的熔点为 63.2-63.8。刚好在它的熔点范围之内（标准值 63-64） 。证明了我们所的产品确实是邻苯二甲醇。我们再通过红外光谱仪对我们所得的邻苯二甲醇进行测定。测定结果见红外光谱图 4-56，4-6。图 4-5 邻苯二甲醇红外标准图Fig 4-5 o-2 standard methanol infrared map 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65%Transmittance 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1)图 4-6 合成的邻苯二甲醇红外谱图Fig 4-6 synthesis of o-infrared spectra of methanol我们再通过合成的邻苯二甲醇红外谱图的与邻苯二甲醇标准的红外谱图比较，特征峰一致，可以确定合成的物质为邻苯二甲醇。4.5.2 结果分析讨论通过单因素实验可知，该工艺合成邻苯二甲醇工艺参数的范围：配料比为1：2.2，溶剂的用量为 40 克时，反应的收率最高，在实验的过程中由于温度和时间对反应的影响较小故没有考虑。第五章第五章 邻苯二甲醛的合成邻苯二甲醛的合成5.15.1 引言引言邻苯二甲醛，具有醛类的一般性质。其分子式为 CsH6OZ，结构式为:分子量为 134.14，熔点 55一 57，沸点大于 110.常温下为黄色针状晶通常在小 4下密封避光保存。该化合物能溶于水及醉、乙醚等普通有机溶剂微溶于石油醚，能在水蒸气中蒸发。本实验采用邻苯二甲醇初始原料，用硝酸作为氧化剂进行氧化。邻苯二甲醇与硝酸氧化属于典型的醇氧化反应，反应很容易进行。反应首先生成醛，醛进一步氧化生成副产物酸和苯酞。反应方程式如下:（主反应是氧化，这里画的还是酯化水解的）主反应：副反应:为了抑制副产物进行，在体系中加入醋酸，邻苯二甲醛收率有很大提高。5.25.2 试验部分试验部分5.2.1 单因素试验设计1反应物质量的配料比对反应收率的影响固定邻苯二甲醇的量为 20 克，加入冰醋酸的量为 60 克，加入水的量为 60 克，加热到指定反应的温度为 80 度，向控温系统中缓慢滴加 67%的硝酸（67%的硝酸用量和邻苯二甲醇的用量的物质的量的比分别为 1：2.0，1：2.2，1：2.5，1：2.8） ，反应的时间为 1.0 个小时的情况下探讨邻苯二甲醇与 67%的硝酸用量的物质的量比对反应的影响。(1) 操作步骤在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的 500mL 三口瓶中，加入邻苯二甲醇的量为 20 克，加入冰醋酸的量为 60 克，加入水的量为 60 克，加热到指定反应的温度为80 度，向控温系统中缓慢滴加 67%的硝酸（67%的硝酸用量和邻苯二甲醇的用量的物质的量的比分别为 2.0：1，2.2：1，2.5：2.8：1） ，保温搅拌到设定时间为 1.0 个小时，再冷却至室温，用等体积的甲苯萃取三次，分出有机相，减压蒸出甲苯，得邻苯二甲醛粗品。将邻苯二甲醛粗品在石油醚中重结晶，得到邻苯二甲醛。 (2) 试验结果反应物质量的配料比对反应收率的影响的单因素的试验的结果见表 5-1 以及图5-2。从图 5-2 中可以看出:随着硝酸用量逐渐的增大，反应迅速，收率提高很快，当到达 22.68 克（即 67%的硝酸用量和邻苯二甲醇的用量的物质的量的比分别为1：2.5 时）以后，随着硝酸用量逐渐的增大，收率变化趋式急剧下降。表 5-1 反应物质量的配料比对反应收率的影响Tab 5-1 response of the quality of ingredients than the yield of the reaction配料比邻苯二甲醇/g硝酸/g乙酸/g水/g理论产量/g实际产量/g收率/%1：2.02018.9606019.428.443.31：2.22020.16606019.428.1842.11：2.52022.68606019.4211.0757.01：2.82025.82606019.428.8745.701020304050601:2.01:2.21:2.51:2.8配料比收率 /%图 5-2 反应物质量的配料比对反应收率的影响Fig 5-2 response of the quality of ingredients than the yield of the reaction2. 溶剂的量对反应收率的影响固定邻苯二甲醇的量为 20 克，加入冰醋酸19（加入冰醋酸的量分别为 20 克，40 克，60 克，80 克） ，加入水（加入水的量与加入冰醋酸的用量为 1：1）加热到指定反应的温度为 80 度，向控温系统中缓慢滴加 67%的硝酸（67%的硝酸用量和邻苯二甲醇的用量的物质的量的比为 1：2.5 即 22.68 克） ，反应的时间为 1.0 个小时的情况下探讨溶剂的量对反应收率的影响。(1) 操作步骤（同上步） (2) 试验结果溶剂的量对反应收率的影响的单因素的试验的结果见表 5-3 以及图 5-4.从图5-4 中可以看出:随着醋酸用量逐渐的增大，反应迅速，收率提高很快，当到达 60克以后，随着醋酸用量逐渐的增大，收率变化趋式平缓。表 5-3 溶剂的量对反应收率的影响Table 5-3 solvent on the reaction of the impact of yield邻苯二甲醇/g硝酸/g乙酸/g水/g理论产量/g实际产量/g收率/%2022.68202019.428.0941.72022.68404019.429.5749.32022.68606019.4211.358.22022.68808019.4210.252.6010203040506070020406080100溶剂的量(乙酸 /g)收率 /%图 5-4 溶剂的量对反应收率的影响Fig 5-4 solvent on the reaction of the impact of yield5.35.3 实验结果实验结果5.3.1 产品的质量分析 我们对我们实验所得产品邻苯二甲醛进行了用毛细管测定熔点的方法对邻苯二甲醛进行了含量测定。测得邻苯二甲醛的熔点为 55.6-56.3。刚好在它的熔点范围之内（标准值 55-57） 。证明了我们所的产品确实是邻苯二甲醛。我们再通过红外光谱仪对我们所得的邻苯二甲醛进行测定。测定结果见红外光谱图 5-5，5-6。图 5-5 邻苯二甲醛的红外标准谱图 Fig 5-5 o-phthalaldehyde standard infrared spectra 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100%Transmittance 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 Wavenumbers (cm-1)图 5-6 合成的邻苯二甲醛谱图Fig 5-6 synthesis of o-phthalaldehyde spectrum我们通过合成的邻苯二甲醛红外谱图的与邻苯二甲醛标准的红外谱图比较，在1700nm 左右有一个很强的吸收峰，与标准图谱不一致，我们和老师通过分析讨论，有可能是我们是在重结晶的过程中没有达到预定结果，使产品邻苯二甲醛中含有邻苯二甲醇以及其他杂质；有可能是硝酸过量使氧化过量，而生成副产物邻苯二甲酸和酯。5.3.2 结果分析讨论通过单因素实验可知，该工艺合成邻苯二甲醛工艺参数的范围：配料比为1：2.5，醋酸的用量为 60 克时，反应的收率最高，在实验的过程中由于温度和时间对反应的影响较小故没有考虑。在实验的开始阶段，邻苯二甲醇氧化后，反应的产物很难结晶，甚至不能结晶，后来经我们的研究发现我们所用的硝酸有微黄色，硝酸对反应收率的影响很大，后来我们换了纯的硝酸反应的结晶还是不是怎么好。我们再通过探讨和查资料17，18得知与冰醋酸的浓度有关。后来我们研究发现用冰醋酸与水的比为 1：1 时效果比较好。再有在邻苯二甲醇氧化时，我们一直考虑硝酸的加入过量影响反应的收率，开始硝酸的加入量控制的很严格，但反应出来的产品由于氧化不完全，产物很难分析提纯，硝酸滴加过快又会产生大量二氧化氮气体，使反应氧化过量影响反应的收率。所以硝酸的加入一定要适度，否则对反应的收率影响很大，甚至导致不能结晶。第六章第六章 结结 论论6.16.1 研究结论研究结论我们通过两周对邻苯二甲醛的合成工艺路线研究与探索。我们通过实验来证明我们的合成工艺路线是否可行。我们通过研究发现，由邻二（一氯甲基）苯为原料，通过酯化、水解工艺来合成邻苯二甲醇的工艺合成效果比较好。而由邻苯二甲醇经过硝酸的氧化得到邻苯二甲醛的合成路线产率并不是很高，而所得到的邻苯二甲醛的产品中所含有的杂质比较的多且不易除去。因此该合成路线需要更进一步的完善。然而邻苯二甲醛的多种药理作用使得我们必须加快对邻苯二甲醛的合成研究与探索。因此，我们应合理利用丰富的资源，大力开展对邻苯二甲醛产品的开发研究。我们通过两周合成研究与探索得到了以下的结论：(1) 邻苯二甲醇进行合成用邻二(一氯甲基)苯为原料，通过酯化、水解工艺来合成邻苯二甲醇的工艺路线。通过单因素实验研究发现，其结果为：邻二(一氯甲基)苯:无水醋酸钠 1:2.2，反应温度 100，催化剂用量为 2%;邻苯二甲醇收率 92.16%，此路线为最佳路线。(2) 邻二(一氯甲基)苯易溶于冰醋酸中，我们利用硝酸对邻苯二甲醇氧化得到邻苯二甲醛。通过单因素实验研究，发现邻苯二甲醛的合成工艺:邻苯二甲醇与硝酸摩尔比为 1:2.5，反应温度 80醋酸用量 60g，时间 1h。收率可达到 58.2%。此为邻苯二甲醛最佳工艺路线。 （下面的不是结论，是你实验中的体会，结论就是结果，简洁表达即可。不过，下面的这些文字思考得比较好，答辩时对你回答问题 有用 ，把它们放在心里就可以了，呵呵） (3) 反应时，溶剂加入的多少对酯化和氧化都有很大影响。在邻苯二甲醇通过加入硝酸氧化得到邻苯二甲醛的合成工艺路线中，加入溶剂冰醋酸的浓度大小严重的影响到邻苯二甲醛的收率。我们通过与老师的共同探讨以及查阅质料发现冰醋酸与水的比为 1：1 时的效果最好。同时温度和时间对也有一定影响，特别是温度的控制在酯化的过程中是十分关键的。(4) 乙酸乙酯法萃取邻苯二甲醇是依照邻苯二甲醇能溶于乙酸乙酯而杂质不溶于乙酸乙酯的特性，在邻苯二甲醇水溶液中加入乙酸乙酯进行液-液萃取来达到物质的分离，该法操作简单，且原料来源较丰富，经济方便。同时甲苯法萃取邻苯二甲醛也是依照邻苯二甲醛能溶于甲苯而杂质不溶于甲苯的特性，在邻苯二甲醛水溶液中加入甲苯进行液-液萃取来达到物质的分离。(5) 减压蒸馏的原理主要是通过抽气机产生的快速机械抽气来减小压力，同时通过加热装置来调节要分离物的温度。减压蒸馏分离效率高、分离时间短、分离温度低、适应性广、目的物质和杂质易于分离、分离成本低、分离工艺简单等有优点。（6） 研究中对邻苯二甲醛的化学分析方法进行了一定的探索，我们这次由于时间问题只用熔点法分析，幸而得到胡教授帮助，帮我们的产品进行光谱仪测定分析。让我们结合熔点及红外谱图证明该分析方法使用合理、准确快捷，方便可靠。6.26.2 期望和改进期望和改进我们通过两周的研究与探索，本课题的研究已取得了一定的成果，该工艺简单，反应条件温和，反应步骤少，生产周期短，成本相对较低。但通过研究发现，目前采取此工艺提取邻苯二甲醛合成仍处于一个初探阶段，还不是十分成熟，有待进一步开发和提高。还有很多需要提高和完善的地方。在合成过程中要严格控制浓硝酸的加人速率和用量，以减少副产物邻苯二甲酸的生成。硝酸氧化过程中加入醋酸可以大幅提高邻苯二甲醛收率的机理还有待探索，邻苯二甲醛的复配及应用实验还有待于进一步的研究。回流反应温度条件下，考察反应物在不同体积比的冰醋酸和水组成的介质中进行反应，对合成邻苯二甲醛的反应时间和收率的影响，反应介质对合成邻二苯