乙酰丙酮毕业论文 2.doc

编 号： 审定成绩： 重庆邮电大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：乙酰丙酮的合成工艺探索学 院 名 称 ：生物信息学院学 生 姓 名 ：谢伟专 业 ：制药工程班 级 ：0640902学 号 ：2009212250指 导 教 师 ：陈义文答辩组 负责人 ：填表时间： 年 月重庆邮电大学教务处制重庆邮电大学本科毕业设计（论文）摘 要乙酰丙酮（AA）作为一种中间体在医药化工领域中有着广泛的应用。我国主要用于磺胺二甲嘧啶，在欧美兽药和饲料添加剂行业中。在日本主要用于开发催化剂和助催化剂领域。以乙酰丙酮为试剂，测定水、白酒、空气等体系中甲醛的含量。乙酰丙酮是二齿配体螯合剂，可用作对绝大多数金属离子的分析试剂，稀有贵金属的萃取剂在工业生产和环境化学方面有重要意义。 本文采用采用乙酰乙酸乙酯醋酐法合成乙酰丙酮，以乙酰乙酸乙酯：醋酸酐（1:1.05-1.10）比例反应，加入相当于醋酸酐质量0.5%的氧化镁作为催化剂，控制反应温度130-140，反应15h，抽滤，将滤液蒸馏，收集132-138馏分，收率达70%。希望通过对此工艺的研究，改变乙酰丙酮的生产途径，达到良好的经济效益与社会效益。【关键词】乙酰乙酸乙酯 氧化镁 催化 乙酰丙酮ABSTRACTAcetylacetone (AA) as an intermediate in the pharmaceutical and chemical fields has a wide range of applications. Sulfamethazinum country mainly used in Europe and veterinary drugs and feed additives industry. In Japan, mainly for the development field catalyst and cocatalyst. Acetylacetone as reagents, water, wine, air, etc. The content of formaldehyde in the system. Acetylacetonate ligand is bidentate chelating metal ions can be used for most analytical reagents, rare precious metal extraction agent in industrial production and environmental chemistry is important.In this paper, using ethyl acetoacetate - Synthesis of acetic anhydride acetylacetone, ethyl acetoacetate: Acetic anhydride (1:1.05-1.10) ratio of the reaction, adding the equivalent mass of 0.5% acetic anhydride, magnesium oxide as a catalyst, the reaction temperature 130 -140 , reaction 15h, filtered, and the filtrate was distilled, collecting 132-138 distillate yield of 70%. Hope that through this process of change acetylacetone production routes, to achieve good economic and social benefits.【Key words】 Ethylacetoacetate catalytic magnesium acetylacetonate 目 录前 言1第一章文献综述2一、乙酰丙酮的性质2二、乙酰丙酮的合成线路2三、合成线路的选择5四、乙酰乙酸乙酯醋酐法利润分析6五、本文的研究目的6第二章 实验部分7第一节实验概述7一、药品和仪器型号7二、实验原理7第二节 实验内容10一、探索合适的催化剂10二、TLC上点的分析13三、实验中出现的问题与解决办法13四、最佳实验条件的选择15五、产品的精制17第三章 总结与展望18第一节 总结18第二节 展望18致 谢20参考文献21附 录22一、英文原文22二、英文翻译30 36前 言乙酰丙酮（AA）是典型的1,3二羰基化合物，作为一种中间体，在医药化工领域中有着广泛的应用范围。在医药工业中，我国主要用于合成磺胺二甲嘧啶，抗病毒剂WIN51711的中间体3,5-二甲基异噁唑，糖尿病药物AD-58的中间体，3,5-二甲基吡唑以及用于Combes合成法合成喹啉衍生物等。在欧美兽药和饲料添加剂行业中，主要用于合成具有抗菌作用的痢菌净和抗鸡球虫的尼卡巴嗪的原料-4,6-二甲基-2-嘧啶醇。在日本主要用在开发催化剂和助催化剂相关领域，如用于环辛四烯、醌、醌氢醌羰基化反应，不饱和酮等低分子化合物的合成，氧化促进剂，石油裂解、催化加氢和异构化催化剂，以及低级烯烃的聚合、1,3-二烯烃的共聚等高分子化合物的合成。以乙酰丙酮为试剂，通过利用分光光度法测定水、空气等体系中甲醛与乙酰丙酮生成的黄色化合物以此来确定体系中甲醛的含量。此外在树脂和膜的相关行业，其与金属离子生成的乙酰丙酮盐也有广泛的应用如：催化剂，树脂交联剂，树脂硬化促进剂，橡胶添加剂，超传导薄膜、热线反射玻璃膜以及透明导电膜的形成剂；用作汽油、润滑油、胶粘剂的添加剂，油漆、涂料和印花油墨的干燥剂，醋酸纤维溶剂15，镀金属的原料等；乙酰丙酮是二齿配体螯合剂，可作为分析试剂检测大多数的金属离子，用作萃取剂萃取稀有的贵金属，如：合成乙酰丙酮三苯基膦羰基铑用于氢甲酰化，加氢，羰基合成等反应；乙酰丙酮稀土金属配合物在新型发光材料，萃取化学，位移试剂等方面具有广泛应用前景；乙酰丙酮铁作为一种塑料光降解高效光敏剂备受关注，在工业生产和环境化学方面有重要意义。以及用于处理无机材料，除去多孔性固体的金属氧化物，以增加颗粒表面积及吸附能，由于用无机酸处理时，颗粒本身也容易被破坏，而通过乙酰丙酮处理则不会出现如此问题。因为金属氧化物很容易与乙酰丙酮形成螫合物而溶解，避免破坏颗粒本身的结构1 below。因为乙酰丙酮下游产品种类多样、走势良好，需求量很大，市场前景优良。但目前国内乙酰丙酮总的生产能力约为11kt/a，且使用工艺技术落后，难以满足国内消费量的不断增长，存在较大的乙酰丙酮的需求缺口，所以不得不需要从日本、德国、美国、瑞士等国家大量进口，以此来满足与乙酰丙酮相关行业的发展需要。并且根据科学发展的绿色化学理念，发展高选择性、高效的催化剂，简化反应步骤，减少污染排放，开发新的洁净生产技术，实现高效的化学反应，实现“零排放”的生产工艺迫在眉睫，以此使企业发展创造出良好的经济效益和社会效益，在绿色化学领域有着重要的应用意义3。第一章 文献综述一、乙酰丙酮的性质乙酰丙酮（Acetylacetonate）别名2,4-戊二酮、二乙酰基甲烷，简称AA，CAS No：123-54-6，危险类别：3类，副性质：6.1类，易燃，有毒，具刺激性，分子式C5H8O2，结构式CH3COCH2COCH3，分子量100.11。Pka=8.9，熔点-23，沸点140.6，相对密度=0.98,折射率=1.4494，闪点34，引燃温度340。纯品有酯的气味，含杂质产品显微黄色,有令人不愉快的味道。常温下为无色或黄色透明液体。易溶于有机溶剂，如：醇、丙酮、氯仿、冰醋酸、乙醚、醛和苯等，微溶于水，水中和碱性溶液条件下不稳定，易分解为丙酮和乙酸；在光照条件下，能够发生自聚现象，生成褐色液体；可与许多金属离子成盐，如：乙酰丙酮铜为蓝色针状晶体或粉末。易溶于氯仿，溶于苯和四氯化碳。并且可与氯化钾出现红色的显色反应。乙酰丙酮属于1,3-二羰基化合物，与羰基相连的碳的氢有较强的酸性，容易发生互变异构，所以乙酰丙酮是以烯醇式与酮式两种形式的动态平衡存在，其中烯醇式异构体由于有氢键，易形成分子内氢键，使其较为稳定，通常含量占有约82%-83%。二、乙酰丙酮的合成线路合成乙酰丙酮的方法比较多，目前用于生产乙酰丙酮的主要合成线路有：丙酮乙酸乙酯法、丙酮醋酐法、乙酰乙酸乙酯醋酐法、乙烯酮丙酮法、丙炔醋酸法。1.丙酮乙酸乙酯法4将金属钠和冷的无水乙酸乙酯混合于反应釜中，加入乙醚作为溶剂，稀释反应原料，减少乙酸乙酯的自身缩合，搅拌条件下滴加丙酮，反应为放热反应需要保持反应温度在45-55之间。乙酰丙酮在碱性条件下易分解，所以在精馏时最佳 p H值应调节在 6 6.5，收集对应温度的馏分，得无色乙酰丙酮液体。当温度超过70 时，乙酸乙酯的反应活性增加，因而副反应容易发生，得到乙酰乙酸乙酯。根据反应机理此反应的缩合剂还可使用氢化钠、氨基钠、醇钠等强碱。金属钠在工业生产中需经过热冷却过程制微钠颗粒，很活泼，易发生安全事故，所以一般不予以考虑。2.丙酮醋酐法 采用路易斯酸BF3作为催化剂，使用丙酮与醋酐缩合，精制即得产品乙酰丙酮。该工艺简单，技术成熟，产率可达80%-90%。但这种方法存在的缺点是 BF3属于危险品且用量大，生产安全性较差,有大量废液产生并且处理难度大,成本高，一般需要有与生产和处理BF3的相关设施才能够进行生产。 3.乙酰乙酸乙酯-醋酐法6,7向反应器中投入乙酰乙酸乙酯、醋酐和对应量的催化剂氧化镁，混合后维持反应温度在130，连续反应10-13h，然后将温度升高到135-140继续反应5小时，使未反应完全的原料充分反应，过滤，精馏得乙酰丙酮，收率能达到约83.4%。该路线操作简单，产率稳定，设备投入少，污染小，但原料价格稍高，有待进一步研究。4.丙炔醋酸法用丙炔与醋酸反应生成醋酸异丙烯酯，然后重拍生成乙酰丙酮，第一步是在 240250 温度下，丙炔用量是等摩尔过量5 6mo l，压力在0.2 0.5Pa下为最适反应温度，以醋酸锌为催化剂，当醋酸的转化率能够达到80时，醋酸异丙烯酯的收率可达到92。接着第二步反应在管式反应器中进行，以450-480的温度使醋酸异丙烯酯发生重排反应，待产物冷却后，加入到澄清器澄清，然后将所得液体加入精馏塔内精馏得乙酰丙酮。该工艺因为需要大量的丙炔，来源主要依靠炼厂气或裂解气，因此生产乙酰丙酮的场地只适合建在炼油厂附近，以保证原料供应。5. 乙烯酮丙酮法5根据生成乙烯酮原料的来源不同，可将生产乙酰丙酮的线路分为丙酮路线和醋酸路线两条路线。该方法的第一步依据丙酮或醋酸发生热裂解反应生成乙烯酮；接着第二步利用丙烯酯异构化得到乙酰烯酯； 然后在浓硫酸催化剂作用下，乙酰烯酯异构化重排生成乙酰丙酮。运用该法生产乙酰丙酮中值得注意的是由于丙酮或醋酸的裂化都属于可逆热分解反应，在发生裂解反应的过程中会产生一氧化碳、甲烷、氢气等一系列可燃气体，以及乙烯酮在浓硫酸酸催化下与丙酮反应生成醋酸异丙烯酯，此反应为吸热反应考虑在低温下生成的醋酸异丙烯酯，进一步在催化剂的作用下，通过高温产生异构化重排得到乙酰丙酮。催化剂的好处是反应更加单纯，使副反应减少，能够有效提高产率，增加产量。尽管乙烯酮一丙酮法仍然是合成乙酰丙酮主要的工业方法 ，但由于此路线对乙烯酮纯度要求高，需在使用前以苯、二甲苯等洗涤提纯，出去焦油等杂质。因此存在着高能耗、低收率且易生成聚合物等缺点而且该法需裂解、精馏、提纯、重排等多步操作，不符合低碳环保的理念，不足以满足现代化学发展要求。三、合成线路的选择列表列出了各合成线路的优缺点，如表1.1表1.1 合成线路对比线路名称收率优点缺点丙酮50%原料易得、技术成熟工艺复杂、能耗高、收率低丙酮醋酐80%技术成熟、收率高BF3危险、废液多、难处理丙酮醋酸乙酯70%简单、成本低、纯度高钠危险、强放热乙酰乙酸乙酯乙烯酮85%原料转化率高工艺复杂、投资大乙酰乙酸乙酯醋酐法83%工艺简单、投资少原料成本高、副产品多丙炔醋酸80%成本低需用丙炔，难推广丙酮线路收率最低，且工艺复杂、能耗高，不满足绿色化学的理念以及当今低碳环保的经济要求，不予考虑。丙酮醋酐、丙酮醋酸乙酯路线要用到危险化学品，存在安全隐患，且还存在一定的工艺优化问题，本文不予考虑。丙炔醋酸线路需用到大量丙炔，需要依托大型炼油厂产生丙炔作为反应原料，因此也不便于推广建设。余下的两条线路，收率相差无几，但乙酰乙酸乙酯乙烯酮法工艺复杂、投资大，乙酰乙酸乙酯醋酐法工艺简单、设备要求低、投资小、在实验室容易进行理论研究，也适合中小型企业将其发展推广。因此研究乙酰乙酸乙酯醋酐法更具有更好的实际意义。四、乙酰乙酸乙酯醋酐法利润分析列表列出了乙酰乙酸乙酯醋酐法路线的原料与产品的市场价格，如表1.2表1.2乙酰乙酸乙酯醋酐法路线的原料与产品的市场价格名称摩尔质量价格乙酰乙酸乙酯130.14￥12000元/t醋酸酐102.09￥7800元/t乙酰丙酮100.11￥25000元/t乙酸乙酯88.11￥6300元/t由表1.2可知，假设反应全部转化生产1吨乙酰丙酮过程中利润为6988元。而产率在72%时基本持平，此收率还有很大的提升空间，扣除与生产相关的费用，如：能源价格，工人工资，设备投入等。说明只要收率足够高就能够发挥其潜在的经济利益和社会效益的。五、本文的研究目的 本文希望根据前人研究成果，通过进一步研究，了解乙酰乙酸乙酯醋酐法的反应历程，突破关键技术难点，需找合适的反应条件，进一步对反应工艺进行优化，以提高原料转化率、减少副反应的发生，为扩大生产提供数据及经验，使乙酰乙酸乙酯醋酐法投产工业化成为可能。促进乙酰丙酮相关行业的蓬勃发展，创造更多的经济效益与社会效益。第二章 实验部分第一节 实验概述一、药品和仪器型号1、实验仪器 SXCL-3型数显加热磁力搅拌器、DF-101Z集热式恒温加热磁力搅拌器、旋转蒸发器RE-52C、SHZ-D循环水式真空泵、ZF-I型三用紫外分析仪、电子天平、容声电冰箱、KQ超声波清洗器。2、实验药品试剂名称纯度生产厂家乙酰乙酸乙酯分析纯成都科龙化工试剂厂乙酸酐分析纯重庆西南化学试剂有限公司轻质氧化镁分析纯湖南湘中化学试剂有限公司乙酸乙酯分析纯AP成都科龙化工试剂厂乙酰丙酮分析纯CP中国医药集团上海化学试剂公司二、实验原理（一）、合成原理乙酰乙酸乙酯醋酐法合成乙酰丙酮采用乙酰乙酸乙酯与醋酐混合在催化剂作用下加热生成乙酰丙酮，乙酸乙酯，二氧化碳。反应过程中需要将生成的乙酸乙酯不断蒸出，促进反应的发生生成乙酰丙酮粗品。合成线路如下：在确定合成路线后，就必须搜集整个路线中涉及到物质的物性参数，为开发工艺过程奠定基础，对相关安全、检测分析、设备、运输做出一定的思考。整个反应过程中涉及的物质属性列于表2.3表2.3 原料与产品的物质性质化学名称乙酰乙酸乙酯乙酸酐乙酰丙酮乙酸乙酯分子式C6H10O3C4H6O5C5H8O2C4H8O2分子量130.15102.09100.1188.11颜色无色至淡黄透明无色透明无色至微黄透明无色透明气味类苹果香刺激性酸味类丙酮/乙酸果香熔点/-45.0-73.1-23.2-83.6沸点/181.0138.6140.577.06闪点/84.449347.2密度1.02611.080.980.896折射率1.41941.45001.45201.3708水溶性微溶微溶微溶（不稳定）微溶（二）、提纯原理1蒸馏与分馏原理蒸馏：液态化合物的蒸汽压随温度升高而增大。当液体的蒸汽压增大至与外界压力相等时，即有气泡从液体内部溢出，这种现象成为气化。液体内部不断气化及为沸腾，这时的温度成为该液态化合物在当时大气压下的沸点，通常以101.325kpa（1arm）作为外压的标准。将液体加热至沸点，该液体开始沸腾而逐渐变为蒸气，使蒸气通过冷凝装置进行冷却，便凝结并再度获得这一液体，这种操作成为蒸馏。因此，蒸馏包括两个过程，即从液体变为气体的气化过程及由气体变为液体的冷凝过程。若有两种互溶的液体混合在一起，由于其蒸汽压不同，所以蒸气中两个成分的比例与液体混合物中两个成分的比例不同。蒸汽压大（即沸点低）的成分在气相中占的比例较大，若将这部分蒸气冷凝下来，那么所得的冷凝液中低沸点的成分就比原混合物的增多。重复把这部分冷凝液进行蒸馏，便有可能将液体混合物中具有不同沸点的成分逐渐分开。分馏：分离效率高于蒸馏（被分离组分的沸点差达150才能用蒸馏法充分分离）。实际是沸腾气化的混合物蒸气通过分馏柱并进行一系列的热交换结果。当蒸气进入分馏柱时，由于柱受外面空气的冷却，蒸气中沸点较高的物质先被冷凝，结果冷凝液中含有较多高沸点的物质，蒸气中低沸点成分就相对地增多。冷凝液向下流动时又与上升的蒸气接触（在填料表面进行），两者之间进行热交换，上升的蒸气中高沸点的物质又被冷凝下来，低沸点物质蒸气继续上升；冷凝液中低沸点的物质被气化，而高沸点者仍呈液态。经过多次的液相与气相的热交换之后，低沸点的物质不断上升，最终被蒸馏出来，而高沸点的物质则不断流回热容器中，结果使不同沸点的物质得到分离。2蒸馏操作的应用凡加热到沸点而不分解的化合物，都可以进行蒸馏。主要用于：1） 分离液体化合物，但只能当混合物各成分的沸点间有较大差异（如 30以上）时才能有效地进行分离；2） 测定化合物的沸点；3） 提纯液体及低熔点固体，以除去不挥发的杂质；4） 回收溶剂，或浓缩溶液。由物性表2.3因乙酰乙酸乙酯与乙酰丙酮沸点相差不是特别大，所以要实现乙酰乙酸乙酯与乙酰丙酮的充分分离最好选择分馏操作。（三）实验装置 合成装置如图2.1。150ml的三口瓶被固定在铁架台上，烧瓶的有口插上0-200的水银温度计，用于检测控制反应液温度，左口用塞子塞住，中口插蒸馏头，组装成蒸馏装置。由于乙酸乙酯沸点77，易气化，所以反应生成的乙酸乙酯容易蒸出。以此用来促进反应的正向进行。反应完全之后经过抽滤，将滤液装入精馏装置，精馏收集相应馏分。图2.1第二节 实验内容一、探索合适的催化剂（一）、实验问题的提出有文献表明，乙酰乙酸乙酯醋酐法制乙酰丙酮路线中可以用Al2O3，MgO两性氧化物或碱土金属氧化物做为反应的催化剂，因此考虑用ZnO，CaO作为代替物以探究其是否也有相关的催化作用并验证这些氧化物的催化效果，以确定最好的催化剂。（二）、实验结果对比1. Al2O3作为催化剂8操作：取1.3g乙酰乙酸乙酯和1.2g醋酸酐，加入0.015g Al2O3在125反应。现象：约反应40分钟后，反应液呈淡黄色。随着时间的进行逐渐加深。130分钟后点板分析，结果如图2.2。图2.22.ZnO作为催化剂操作：取1.3g乙酰乙酸乙酯和1.2g醋酸酐，加入0.015g ZnO在135反应。现象：约反应40分钟后，反应液呈淡黄色。随着时间的进行逐渐加深。90分钟后点板分析，结果如图2.3。图2.33.CaO作为催化剂操作：取0.66g乙酰乙酸乙酯和0.6g醋酸酐，加入0.015gCaO在135反应。现象：约反应40分钟后，反应液呈淡黄色。随着时间的进行逐渐加深。2.5小时后点板分析，结果如图2.4。图2.54.MgO作为催化剂操作：取39g乙酰乙酸乙酯和33g醋酸酐，加入1.75gMgO在135反应。现象：在逐渐升温过程中，当温度高于100，反应液开始变澄清，溶液淡黄色逐渐加深。随着时间的进行逐渐加深。6.5小时后点板分析，结果如图2.5。图2.5（三）、实验小结 根据板上的情况可以得知，反应是属于一个平衡反应，反应在相当长的一段时间里都还有原料存在，不能够完全反应。所以就要求在催化剂作用下，原料能在长时间加热条件下，不产生副反应，要求反应单一。从上述结果来看，Al2O3、ZnO、CaO都不适合用于催化乙酰乙酸乙酯生成乙酰丙酮，所以MgO便是最为适合作为催化剂。二、TLC上点的分析 根据乙酰乙酸乙酯醋酐法的反应历程，得知反应会产生中间产物二乙酰乙酸乙酯，所以反应过程中板上至少会出现三个点-乙酰乙酸乙酯、二乙酰乙酸乙酯、乙酰丙酮。那么这三个物质在TLC中对应的位置应该在什么地方呢？对此做了如下实验：将乙酰乙酸乙酯钠盐与醋酸酐混合加热搅拌。反应结果在TLC上的表现如图2.6图2.6并且将钠盐反应液加入盐酸水解发现图2.6中第一个点消失了，第四个点依旧存在。以及在跟踪MgO作催化剂的实验中发现反应到最后，第一个点会消失转化为其他物质。由此可以推测第一个点为二乙酰乙酸乙酯。 以MgO作催化剂的实验中，反应液蒸馏得到馏分温度为132-138无色透明液体物质。TLC检查，与标准品对照，显示为图2.6第二点的位置，因此初步可以断定第二个点为产物点。三、实验中出现的问题与解决办法1、加热器的选择问题 根据文献所述重复实验，发现催化剂MgO会与反应液产生大量的白色沉淀。使得反应液黏度增大，无法搅动。因为乙酰丙酮是一个非常常见的二齿配体，能与大多数金属离子形成配合物，如：Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Al，Ca，Mg，Mo，Ru，Re，U，Th，Ce，Na，K，Rb，Cs，V，Cr，Mn等9。白色固体一般是先出现在烧瓶壁上。因而最初做实验时，并不了解反应现象，用的是电热套型的加热器，因而在烧瓶的气液交界处特别容易形成固体。并且附着在瓶壁上越来越多。而且此反应所需反应时间比较长，往往要十几个小时，由于这也固体的形成以及长时间的加热，这些固体会变黑产生分解现象。因此在以后的实验中，一律采用的是电热板加热器，使反应瓶接触热源的位置只在反应液面以下。2、催化剂MgO的加入量问题按照文献所述，加入相应的MgO，反应液几乎全部变成了固体，所以到底要加多少MgO作为催化剂，还需要进行实验来予以说明。3、缩短反应时间问题由于反应时间比较长，也就是说能源与成本就相对较大，生产周期较长，相同时间产量就小。因此想办法缩短反应时间也是获得利润的有力途径。希望通过增加催化剂的量来加快反应的速率。但如前文所说增加催化剂的量会产生大量固体不利于反应。因此试图向反应体系中加入有机溶剂溶解和分散反应中的固体物质。由于根据反复实验表明，氧化镁做催化剂脱乙酸乙酯步温度应当高于120。因此想到用DMF或DMSO做溶剂进行尝试。取1.3g乙酰乙酸乙酯和1.02g醋酸酐混合于50ml单口瓶中，加入0.5gDMF或DMSO及10%（醋酐量）的MgO进行反应。TLC检查结果如图2.7：图2.7反应过程中出现了更多的杂质并且随着时间的延长反应更加复杂，杂质更多。因此想通过加入溶剂以增加催化剂的量来缩短反应时间的这一想法行不通。4、蒸馏提纯中的问题在通过用蒸馏的方式提纯过程中，随着乙酰丙酮的蒸出，逐渐减少，使得蒸馏瓶里面蒸汽压减小，而始终在反应残夜中存在着一定量的乙酰丙酮，因此残留液应当收集在一起进一步进行蒸馏。并且在反应液的滤液中可能存在着少量的镁离子，在蒸馏过程中会形成固态物质，而且这些物质往往是先附在蒸馏的沸石表面，而使蒸馏液中的气化中心消失，产生暴沸现象。所以在蒸馏过程中往往需要用到搅拌器进行搅拌来消除暴沸现象。四、最佳实验条件的选择选定了反应路线与催化剂，就要确定反应的物料配比，反应温度，催化剂用量，反应时间，加热方式，加料方式，以得到合成乙酰丙酮最好的结果。1、物料配比从原料的价格上来讲乙酰乙酸乙酯与醋酸酐比较，乙酰乙酸乙酯的价格远高于醋酸酐的价格；从反应的结果上来说，醋酸酐的沸点为138.6，乙酰丙酮的沸点为140.6，而最后反应处理是依靠精馏得到产品，很难将醋酸酐与乙酰丙酮分离开，再结合化学平衡的因素，所以乙酰乙酸乙酯与醋酸酐的物料配比本实验确定为1:（1.051.10）之间。2、反应温度根据反应的现象，表明温度低于120，脱乙酸乙酯步进行缓慢。所以反应温度控制在125-145范围。3、催化剂用量催化剂提供反应活性中心，其数量多少对反应速度至关重要。但催化剂过多，易引起副反应生成更多副产物。例如本实验用MgO做催化剂，一般会生成相当于MgO质量3-5倍的固体。根据文献提供的资料，用相当于醋酐量3%的MgO重复实验得到大量固体，并且乙酰丙酮收率不高。选择了醋酐质量0.12.5%作为其用量的探索范围。其收率见表2.4，催化剂用量收率关系图为图2.8。表2.4 催化剂用量对应的收率催化剂用量（醋酐质量）0.1%0.25%0.5%1.0%1.5%2.5%收率（%）13.364.069.667.964.753.6图2.8 催化剂用量收率关系图由图2.8可知催化剂用量为醋酐的0.65%左右对应的收率最大。4、反应时间根据反应实验现象，在TLC检测下发现，在MgO的催化下反应时间14h以上乙酰乙酸乙酯才能够被作用完全。5、加料方式1）反应跟踪将26.0g乙酰乙酸乙酯与21.42g醋酸酐混合于150ml三口烧瓶中加入0.021gMgO在温度130-145下反应。30分钟开始蒸出乙酸乙酯，分别在反应1小时，2小时，6小时，8小时，12小时时刻进行TLC检测，结果如图2.9图2.9 不同时间下反应液的变化 1h 2h 6h 8h 12h经过反复实验，发现每次反应都不可避免的要产生第4的一个点，且此点比乙酰丙酮的点先出现。此物质不溶于酸碱，并且使用常压蒸馏很难将其蒸出。试图通过改变加料顺序消除其产生。2）滴加乙酰乙酸乙酯将0.107g氧化镁与21.42g醋酸酐混合于150ml三口烧瓶中，用DF-101Z集热式恒温加热磁力搅拌器加热到120，然后开始以20s/滴的速率滴加26.0g乙酰乙酸乙酯。9小时后点板副反应依旧发生。经过16h反应后，抽滤得到0.35g固体。将滤液蒸馏，得120130馏分4.90g，130140馏分9.17g。经与标准品对照证明是同一物质，收率为70.35%。由此可知与表2.4对应的收率相差不大，所以滴加乙酰乙酸乙酯对收率没有太大影响。3）滴加醋酸酐将0.107g氧化镁与26.0g乙酰乙酸乙酯混合于150ml三口烧瓶中，DF-101Z集热式恒温加热磁力搅拌器加热到120，然后经过3h将21.42g醋酸酐滴加进反应瓶中。经过15h反应，结果与2）相同。最后，由于最初实验装置都是在白天进行组装，进行反应，长时间反应后反应液会变成红褐色液体。根据前文所述乙酰丙酮光照后会发生自聚反应，变为褐色液体。所以防止乙酰丙酮自聚，反应装置应该在避免光照条件下进行。五、产品的精制将20%的乙酰丙酮粗品溶于80%苯中，然后与等体积的蒸馏水振荡3h，易溶于水的乙酸分配到水相中，而乙酰丙酮则溶于苯中，再蒸去苯得到乙酰丙酮。第三章 总结与展望第一节 总结 本文探索了以乙酰乙酸乙酯和醋酸酐为原料合成乙酰丙酮的工艺路线。确定了其最佳的原料配比，反应温度，反应时间，加热方式，催化剂种类及其用量，以及在确定反应历程的过程中对在反应中出现的问题提出了解决方案和合理的猜想，并将其做了实验验证，虽然结果并不一定是自己推测的那样，但也就证明了这样的思路行不通，以此说明在以后的工作中需要需找另外的方向来解决这些问题。该工艺为： 26.0g乙酰乙酸乙酯与21.42g醋酸酐在相当于醋酸酐质量0.5%的氧化镁（0.107g）的催化剂，装入三口瓶中，控制温度在130，反应12小时，反应后期可升高温度进一步反应。总共反应15小时反应完全。其中同时蒸出反应产生的乙酸乙酯以促进反应的进行。并且应当尽量避免光照，因为乙酰丙酮在光照条件下易发生自聚现象生成棕红色物质。反应完成后将反应液抽滤，用乙酸乙酯洗涤，将滤液蒸馏，收集132-138馏分。收率能够达到70%。 由此工艺路线可知，该路线投资少，操作方便，设备要求简单，反应条件比较灵活，生产环保无污染。第二节 展望目前生产乙酰丙酮广泛采用丙酮法，因为其原料成本低，但此法收率低，能源消耗高，设备投入大等诸多的缺点。而通过乙酰乙酸乙酯醋酸酐法的研究得知采用乙酰乙酸乙酯醋酸酐法优点诸多，反应比较温和，利于自动化操作，能源消耗较低，几乎不会产生“三废”问题，能够满足环保要求，但原料成本偏高。因此，一方面需要需找合适的方法，反应条件提高反应收率，另一方面想办法降低原料成本，才能带来更好的经济效益，以推动乙酰丙酮相关产业的发展。本文在合成乙酰丙酮过程中，收率只有70%。由于时间和能力等原因，在提高其收率的工作还需要在日后进一步研究。此反应过程中产生的第四个点的副反应生成的什么物质，需要再作研究。并且有理由猜测真正促进乙酰乙酸乙酯生成乙酰丙酮的物质是第四个点的物质，因为根据实验反应跟踪的情况发现，只有当此物质生成后才会生成相应的乙酰丙酮。这一推测有待以后去证明。以及反应生成的固体物质应该是乙酰丙酮镁，因为此固体用1:1盐酸溶解后用乙酸乙酯萃取得到了乙酰丙酮，因此它的相关处理也有待研究。致 谢本文在撰写的过程中，得到了导师陈义文老师的悉心指导。在论文的选题、文献参考、逻辑结构等方面均给予了极大的帮助。毕业设计过程中，导师陈义文老师自始至终关注本文实验，密切关心实验进展，在遇到问题及时提出相应解决办法和解决思路，使课题研究顺利进行。在实验操作中遇到的很多问题，老师不折不挠、勇于开拓、积极实验的精神以及对学生的关心爱护之情始终鞭策和鼓舞着学生不断进取。老师的渊博学识，开阔视野，严谨治学和待人宽厚的品行都让我无比敬佩和崇拜，深深地影响了我日后的学习和生活，让我的思考问题广度得到开拓，将我引入了更加深远的平台。同时感谢衡林森老师经常给予我专业的意见，帮助我解决实验中的问题，让我有新的思路，也让我明白理论知识和实验经验都是要脚踏实地慢慢积累。也要感谢实验室的师姐、师弟、师妹和同学，在你们的帮助下实验才能顺利的完成，和你们的相处很愉快，是你们陪伴让实验室不在寂静，充满欢笑，让反复重复的实验显得不那么枯燥。四年大学时光恍如隔世，在重庆邮电大学生物信息学院的领导和老师们热情帮助和深切关怀，不仅传授我专业知识，同时洗涤我的心灵，教会我为人处世的道理，树立正确的世界观、人生观、价值观，让我在大学的四年里不管从理论知识还是人格的塑造上都有了很大的提高，让我在大学的校园里不断经受洗礼之后，成长为一个足够成熟的，能够经受社会考验的社会人。再感谢我大学本科阶段的同窗们，正是有了你们的陪伴，才让我的大学时光有了别样的精彩，绽放了我人生中最宝贵的青春年华。你们将成为我记忆深处最神秘的财富。你们是临近毕业最能牵动我心弦的故人。其次，我还要感谢的是一直在背后默默地为我牺牲、支持我、鼓励我、时时挂念我的父母，正是你们的无私呵护，才能够给我一个如此舒适的环境让我茁壮成长。最后，在此谨对百忙之中抽出时间对我的论文进行评审的专家以及论文答辩小组的老师们表示衷心的感谢！参考文献1 裴文,王勤,董志刚,沈忱. 一种乙酰丙酮的绿色合成方法P. CN 101157603 B, 2010. 2 王勤,董志刚,裴文. 乙酰丙酮的合成及应用J. 化工生产与技术, 2009, 16(1). 3 镇文. 乙酰丙酮的生产应用及市场分析J精细化工原料及中间体，2004，2：17-224 操来章. 乙酰丙酮的合成及其反应机理J. 化工生产与技术, 1994,2：14-175 庆月. 乙酰丙酮生产工艺的选择J.医药化工，2005,8:22-27.6 郑海涛,张娟.超细氧化镁催化合成乙酰丙酮的研究J. 辽宁化工，2002,1（31）:1-37 宋海燕,安峰,王洁,董广前.高活性氧化镁催化合成乙酰丙酮的工艺研究J化工科技市场，2008，12(31)：22-238 费玉元,费锦华. 固体碱Al2O3催化合成乙酰丙酮的新工艺J中国化工贸易，2012,8:1449 Mihir Kanti Chaudhurl,Sanjay Kumar Dehury,Siddhartha Sankar Dhar. Process for making metal acetylacetonatesP. US7282573B2, 2007. 10 任相敏等. 乙酰丙酮市场及发展建议J. 化工科技市场,2002.11 廖显威,邓嘉莉,赵颖,吴学梅,苏宇.张伟，锂、钠、镁的乙酰丙酮配合物的核磁共振碳谱理论计算J无机化学学报，2005，8（21）：1199-120212 陈平,刘胜平,宋永贤,彭新生. 乙酰丙酮金属络合物对酸酐固化环氧树脂体系潜伏性促进作用的研究J. 高分子学报, 1993，4：485-48913 吴光华,张爱娟. 乙酰丙酮和其金属络合物的合成J. 精细化工及中间体, 2007,4:11-13. 14 李运山,杨小林,张文雯,黄一波. 磁性阴离子交换树脂催化合成乙酰丙酮的研究J. 化工中间体，2009,7:32-36. 15 肖淑红.共促进剂2，4-戊二酮（乙酰丙酮）在不饱和聚酯树脂中的应用J. 网络聚合物材料通讯. 16 宋海燕,王洁,董广杰,魏清. 一种乙酰丙酮的合成制备方法JCN1944370A，2007.附 录一、英文原文Synthesis of the 8-Aminoquinoline Antimalarial 5-Fluoroprimaquine Abstract:Several approaches to the synthesis of 5-fluoro-6-methoxy-8-nitroquinoline 5, the key intermediate required for the synthesis of 5-fluoroprimaquine, were investigated. In one approach,5-chloro-6-methoxy-8-nitroquinoline was synthesised and treated with a variety of nucleophilic sources of fluoride. In another approach,electrophilic substitution of 6-methoxy-8-nitroquinoline with (N-fluorosulfonimide, NFSI) was investigated. The final approach to 5 involved a modifiedSkraup reaction of 5-fluoro-4-methoxy-2-nitroaniline which gave the required intermediate in 30% yield. 1998 Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.IntroductionPrimaquine,1, an 8-aminoquinoline antimalarial, plays a unique role in the treatment of malaria in that it is the only drug capable of eliminating the persistent liver forms of the parasite responsible for relapses in Plasmodium vivax and Plasmodium ovale infections. 1 The clinical usefulness of primaquine is limited, however, by its toxic side-effects which include methaemoglobinaemia and in certain circumstances haemolytic anaemia. 27 The observed side-effects of primaquine are generally accepted to result from oxidative metabolism to a number of potentially toxic metabolites (Scheme 1). In particular ring-hydroxylated metabolites such as 5- hydroxy primaquine 2 and 5,6-dihydroxyprimaquine 3 have been shown to be significantly more effective than primaquine in oxidising haemoglobin and depleting reduced glutathione (GSH) in human erythrocytes6-8. These latter effects can be attributed to the corresponding quinonimine derivatives 9,10 (Scheme 1) which together with hydrogen peroxide are the main products of the fast autoxidation undergone by these metabolites at neutral pH.11。 Since 5-hydroxylation results in the formation of potentially toxic quinonimine metabolites, we have attempted to block this pathway by introduction of fluorine at this position. Previous approaches 12 to the related 5-fluoropamaquine failed, since the key intermediate in this synthesis is 5-fluoro-6-methoxy-8- nitroquinoline 5. Attempts to prepare this compound via the Skraup reaction of 5-fluoro-4-methoxy-2- nitroacetanilide gave 5-hydroxy-6-methoxy-8-nitroquinoline 4 (Scheme 2). The 8-nitro substituent activates the fluorine atom at position 5 towards nucleophilic displacement and, under the reaction conditions employed, almost complete replacement of the fluorine by hydroxyl occursResults and DiscussionIn this study, comparison of three approaches to the synthesis of the required intermediate 5-fluoro-6-methoxy- 8-nitroquinoline 5 is made. It was envisaged that 5 would be readily accessible by electrophilic substitution of 6-methoxy-8-nitroquinoline with an appropriate fluorinating agent such as NFS113 or NFPT. 141s Reaction of 6-methoxy-8-nitroquinoline with NFPT in refluxing 1,1,2-trichloroethane resulted in the formation of polymeric tars with no evidence for product formation. However, treatment with 5 equivalents of NFSI at 130C resulted in the formation of 5 in 38% yield (Scheme 3).In addition to the required fluoroquinoline, the sulfonimide 6 (20%) was obtained. This product is proposed to have arisen by nucleophilic aromatic substitution of 5 with the side pr