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1、专科生毕业论文(设计)邻苯二甲醛消毒剂合成工艺研究摘 要邻苯二甲醛(O-phthaleldehyde,简写为OPA),以前是一种重要的医药化工中间体,该中间体在胺类生物碱、荧光计组胺测定及医药检测方面有广泛的应用,而作为消毒剂应用的报道最早见于1994年,Alfa等通过评价OPA作为一种新型的高效消毒剂,与戊二醛相比,不仅具有光谱,高效和低腐蚀性的优点,还具有刺激性小,稳定性好等自身特点.且对耐戊二醛的龟分枝杆菌具有良好的杀灭作用.邻苯二甲醛的合成路线较多,但大多产率较低,成本较高.本课题对邻苯二甲醛的合成路线进行了粗略的讨论.以邻二(一氯甲基)苯为原料,在催化剂存在条件下与无水醋酸钠进行酯化
2、反应,以氯化苯作为溶剂.分离有机相.有机相与水在碱性条件下进行水解反应,分离水相,减压蒸馏得邻苯二甲醇.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.关键词:邻二(一氯甲基)苯；邻苯二甲醇；邻苯二甲醛ABSTRACTOPA (O-phthaleldehyde, abbreviated as OPA), before the medicine is an important chemical intermediate, intermediate in the alkaloid amine, histamine fluorometer medical testing and determi
3、nation of a wide range of applications, as Application of disinfectant found in the report as early as 1994, Alfa, and so on through the evaluation of the OPA as a new type of highly efficient disinfectant, glutaraldehyde, not only has the spectrum, high efficiency and low corrosive advantages, but
4、also has a small irritation, stability Good, and so on its own characteristics. Glutaraldehyde and the resistance of Mycobacterium turtle has a good effect to kill. OPAs more synthetic route, but most of the low yield, the higher the cost. On the subject of the OPAs synthetic route to carry out the
5、rough discussion. O-to (a chloromethyl) benzene as raw materials in the catalyst under the conditions of the existence of water and sodium acetate for esterification to lindane as a solvent. Organic phase separation. Organic phase and water in the alkaline conditions Hydrolysis, with water separatio
6、n, vacuum distillation was the second o-methyl. OPA to methanol as raw materials have been adopted by the nitric acid oxidation product of the purpose of the OPA. Keywords: o-(a-methyl)-o-b methanol OPA目 录摘 要IIABSTRACTIII1 邻苯二甲醛消毒剂的概况11.1 对微生物的杀灭作用11.2 杀菌机理11.3 邻苯二甲醛消毒剂的特点22 戊二醛消毒剂的优缺点33 邻苯二甲醛现有合成工艺
7、简介44 论文选题的目的和意义52.1 实验方案设计72.2 实验试剂和仪器73.1 引言93.2 邻苯二甲醇的合成93.3 合成原理93.4 单因素试验设计103.4.1 反应物质量的配料比对反应收率的影响103.4.2 溶剂的量对反应的影响113.5 正交实验设计123.6 实验步骤123.7 正交实验数据与结果133.8 结果与讨论133.9 实验结果133.9.1产品的质量分析133.9.2 结果分析讨论154.1引言164.2试验部分164.2.1实验步骤164.2.2单因素实验174.3 正交实验204.4 结果与讨论214.5 实验结果214.5.1 产品的质量分析214.5.2
8、 结果分析讨论235.1 研究结论245.1.1 邻苯二甲醇合成工艺245.1.2 邻苯二甲醛合成245.1.3 邻苯二甲醛化学分析245.2 期望和改进24致 谢25参考文献26第一章 文献综述1 邻苯二甲醛消毒剂的概况邻苯二甲醛(ortho-phthalaldehyde,OPA),是一种重要的医药化工中间体，以前主要用于胺类生物碱、荧光计组胺测定试剂及医药检验方面。自从1994年Alfa等将其用于内镜消毒而发现其具有良好的消毒效果，国外对OPA的消毒方面进行了许多研究，已经将其开发成为一种新型的高效消毒剂并通过了美国FDA认证。与消毒剂戊二醛(glutaraldehyde,GTA)相比，邻
9、苯二甲醛具有戊二醛广谱、高效、低腐蚀的优点、还具有刺激性小、使用浓度低等自身特性。此外，OPA对近年来分离出的戊二醛抗性分枝杆菌3也具有良好的杀灭作用。因此，邻苯二甲醛有可能成为戊二醛替代品。1.1 对微生物的杀灭作用OPA是一种高效消毒剂，对细菌繁殖体、真菌、分枝杆菌、病毒、细菌芽孢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Maillard等对OPA杀灭大肠杆菌ATCC 9481、金黄色葡萄球菌NCTC 6571及铜绿假单胞菌PA01的效果进行了实验。在悬液试验中，用OPA溶液作用可杀灭铜绿假单胞菌达。当OPA浓度为升高时作用，以上三种细菌均
10、可大大的减少，而戊二醛达到同样的杀灭效果需要浓度高一点。如将上述三种细菌污染在玻璃上经5000mg/L的OPA作用2-5min使得三种菌菌量下降达log6以上。近年来，人们又从戊二醛消毒后的洗液中分离出了戊二醛耐药性结核分枝杆菌，而且发现此菌株对过氧乙酸也耐药性,Walsh和Maillard等选用了3株戊二醛敏感株和2株戊二醛耐药株进行了OPA杀灭实验，发现OPA对龟分枝杆菌NCTC 946、龟分枝杆菌脓肿变种NCTC 10882、地分枝杆菌NCTC 10856杀灭效果都很好。龟分枝杆菌NCTC 946和地分枝杆菌NCTC10856在较短时间内可杀菌量较高，对龟分枝杆菌脓肿变种NCTC 108
11、82作用较强。用相等浓度OPA分别作用不同时间对Epping龟分枝杆菌和Harefield龟分枝杆菌两株戊二醛耐药株杀灭效果明显。用减半的OPA作用，对结核分枝杆菌杀灭效果也能起到很好作用，而增大浓度的戊二醛需要作用较长时间才能达到同样的杀灭效果。1.2 杀菌机理OPA属于二醛类化合物，像戊二醛一样主要是通过醛基与氨基酸、蛋白质和微生物一些其他成分的氨基酸基团发生交联反应。许多实验表明，OPA的交联作用弱于戊二醛的。这可能是由于OPA仅能同初级氨基(-NH2)发生反应，于是就只能同肽链中的赖氨酸、精氨酸以及肽链末端的氨基酸反应。Simons等也提出了一个假说来解释OPA较弱交联作用的原因:第一
12、，芳香醛(如OPA)的加成反应要比脂肪醛(如戊二醛)弱。第二，OPA的结构中含有苯环，此结构使OPA的空间结构缺乏伸展性，因此不易通过调整空间构象而充分的同含氨基物质反应。反之，戊二醛则具有更大的伸展性，易于同物质中的氨基反应。1.3 邻苯二甲醛消毒剂的特点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、细菌芽孢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
13、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log5以上。当邻苯二甲醛浓度为180mg/L时，作用5min，以上三种细菌均可减少log5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log6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杀灭芽孢，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.低
14、毒性尽管和戊二醛相比，OPA使用浓度降低了，本身也不具有刺激性气味。但直接接触到邻苯二甲醛仍会引起眼睛、皮肤、消化道呼吸道粘膜损伤。消毒液体要避免直接同眼睛、皮肤、衣物接触，直接同皮肤接触会引起暂时皮肤着色，反复接触会导致皮肤过敏。要避免污染食物，误饮人或吞人消毒液会引起口腔喉、食管、胃等消化道的刺激和灼伤。避免暴露于OPA蒸汽，因为他们会对呼吸道和眼睛刺激，引起鼻腔、喉咙、支气管的刺痛咳嗽，引起胸部不适、紧张呼吸困难、头痛。OPA消毒后的医疗器械有一定的残留，必须进行认真清洗，否则会导致病人皮肤、粘膜的着色。同时，医院污水中OPA含量应该受限制，这可以用氨基乙酸进行中和，从而使得排水更安全。
15、4.性质稳定邻苯二甲醛在pH为3-9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存储时间（月）pH邻苯二甲醛含量（误差0.03%）08.000.28%27.870.28%67.760.32%表1-3 5%邻苯二甲醛存贮液保
16、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 concentration 菌株保存条件葡萄球菌大肠杆菌沙门氏菌48避光0.2%0.2%0.15%室温保存0.2%0.2%0.15%室温保存0.2%0.2%0.15%2 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
17、装，用前合一，形成活性较高的戊二醛。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
18、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孢同从土壤中提取的经肉汤培养出的枯草杆菌芽孢的耐药性，发现后者的耐药性更强;悬浮液中加钙时芽孢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孢耐药性没有差别;杆菌状肉汤培养基中的枯草杆菌芽孢对戊二醛的耐药性最强，研究还发现该芽孢经3%碱性戊二醛处理后仍能
19、复活。此外，戊二醛对带有卵囊的隐孢子虫的杀灭时间长。美国的Wilson JAI等研究3种消毒剂对隐孢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，而如何解决携带隐孢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7。3 邻苯二甲醛现有合成工艺简介邻
20、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）邻二甲苯溴化水解法14由邻二甲苯经溴化、水解制得，反应方程式如下: 该法反应比较简单，中间产物四溴-邻二甲苯产率达92%，但需用溴作原料，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氯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
21、成本高、纯度较低。（3）萘臭氧化加氢法36由萘臭氧化后加氢制得，其反应方程式如下臭氧化萘加氢法收率可达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等报道用贵金属钌作催化剂，甲苯作溶剂，回流反应可得邻苯二甲醛。国内亦有报道15由邻苯二甲酰亚胺经过电解还原，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。上述方法中前3中方法用于工业生产，但由于污染及成
22、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溴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。4 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
23、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
24、。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 实验方案、试剂仪器2.1 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，3-二氢异苯并呋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
25、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。2.2 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
26、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（一氯甲基）苯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
27、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 邻苯二甲醇的合成3.1 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
28、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。3.2 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，伴有苯并呋喃、2-羟基苯甲醛、2-羟基苯甲酸等多种副产物的产生。3.3 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：3.4 单因素试验设计3.4.1 反应物质量的配料比
29、对反应收率的影响固定邻二(一氯甲基)苯的量为40g（即0.23mol），反应的温度为100，反应的时间为10个小时，催化剂的三乙胺的量为0.8g，30的硫酸为2.6克，加入的溶剂的量为40g，邻二(一氯甲基)苯和无水醋酸钠的物质的量比分别为1:1.8、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1:1.8、1:2.0、1:2.2、1:2.4、1:2.6，氯化苯40克，加热至指定
30、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。用等体积的乙酸乙酯萃取三次，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，烘干得邻苯二甲醇。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3-1以及图3-2。从图3-1中可以看出:随着无水醋酸钠用量逐
31、渐的增大，反应迅速，收率提高很快，当邻二(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，随着配料比逐渐的增大，收率变化趋式上升。表3-1 反应物质量的配料比对反应收率的影响Table 3-1 reaction product quality of ingredients than the effects on the yield of the reaction项目配料比邻苯二甲醇产量（g）收率11：1.81444.421：2.016.351.731：2.218.057.141：2.421.467.951：2.624.878.7图3-1 反应物质量的配料比对反应收率的影响Table
32、4-1 reaction product quality of ingredients than the effects on the yield of the reaction3.4.2 溶剂的量对反应的影响邻二(一氯甲基)苯的量为40g（即0.23mol）反应的温度为100反应的时间为10个小时，催化剂的三乙胺的量为0.8g，30的硫酸为2.6g，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20g、40g、60g、80g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
33、验的结果见图3-2，表3-2。从图3-2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60g以后，随着硝酸用量逐渐的增大，收率变化趋式急剧下降。表3-2 溶剂的量对反应收率的影响Table 3-2 amount of solvent effects on the yield of the reaction项目溶剂量(g)邻苯二甲醇产量（g）收率1209.831.124016.351.736023.875.64802166.751001857.1图3-2 溶剂的量对反应收率的影响Fig 3-2 solvent on the reaction of the impact
34、of yield3.5 正交实验设计 邻苯二甲醇的合成通过邻二(一氯甲基)苯与醋酸钠进行反应生成二乙酸邻苯二甲酯，然后再碱解而成。通过探索试验得知：碱解过程收率较高接近100，整个工艺收率主要由酯化步骤控制。对酯化反应采用L9正交实验设计，固定邻二(一氯甲基)苯的量为023mol(40g)，选择邻二(一氯甲基)苯与无水醋酸钠的物质的量比为A、反应温度为B()、反应时间为C(h)、溶剂的量D(曲，在水解反应条件相同的情况下，对酯化反应过程的上述四个因素进行了考察。各因素选择的水平见表3-3。表3-3 正交实验因子及水平Table 3-3 orthogonal factor and level o
35、f项目配料比/A温度()/B反应时间h容积量(g)D11:2.09584021:2.2100108031:2.4105121203.6 实验步骤第1步脂化反应:在装有搅拌器、温度计、冷凝管的500 mL多口瓶中，加入邻二(一氯甲基)苯、无水醋酸钠和氯化苯，加热至指定温度，加入O.8 g的三乙胺。保温搅拌反应指定时间。加入100 g热水，搅拌10min后降温至85，加入2.6 g 30硫酸，搅拌，静置，分出有机相。第2步水解反: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170 g水。加热搅拌至回流，保温2 h。降温至85，加入盐酸中和，静置分出水相。用
36、等体积的乙酸乙酯萃取三次，减压蒸馏出乙酸乙酯，得邻苯二甲醇。3.7 正交实验数据与结果正交实验以邻苯二甲醇收率为考察指标，数据及处理结果见表3-4。表3-4正交实验数据与结果Table3-4 orthogonal experimental data and results项目配料比温度()反应时间h溶剂量(g)产量(g)产率%11:2.09584016.351.721:2.0100108017.856.531:2.01051212018.659.041:2.2951012024.076.151:2.2100124029.292.661:2.210588016.151.171:2.4951280
37、17.053.981:2.4100812019.361.391:2.4105104017.154.2K155.760.654.766.2K273.360.362.353.8K356.570.168.565.5极差17.69.813.812.43.8 结果与讨论从表3-4中看出，配料比对实验的收率影响最大，取配料比取l:2.2，其次是反应时间，取12h，再次是溶剂量，取40g为好，最后是温度，取105为好，反应时间对反应影响最小，取10 h。3.9 实验结果3.9.1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
38、.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3-4 邻苯二甲醇红外标准图Fig 4-5 o-2 standard methanol infrared map图3-6 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。3.9.2 结果分析讨论通过单因素实验可知，该工艺合
39、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。第四章 邻苯二甲醛的合成4.1引言邻苯二甲醛，具有醛类的一般性质。其分子式为C8H6O2，结构式为:分子量为134.14，熔点55-57，沸点大于110,常温下为黄色针状晶,通常在小于4下密封避光保存。该化合物易溶于水及乙醇、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
40、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。4.2试验部分4.2.1实验步骤在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的500mL三口瓶中，加入邻苯二甲醇、水和乙酸，加热至指定温度，控温向体系中滴加硝酸(67，下同)，保温搅拌到设定时间。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。4.2.2单因素实验(1)醋酸用量对反应的影响 固定邻苯二甲醇量为10g，硝酸用量为11g，反应温度为60，反应时间为lh，考察了不同醋酸用量对反应的影响，结果见表。从表中可以看出：随着醋酸用量的增大，反应迅
41、速，收率提高很快，当到达14g以后，变化趋于平缓。项目醋酸的用量/g邻苯二甲醛产量/g邻苯二甲醛的收率/%110.05.6061.50220.07.2079.10330.07.8085.71440.07.8686.31表3-5 醋酸的用量对邻苯二甲醛收率的影响Table 3-5 amount of acetic acid effects on the yield of Ortho-phthalaldehyde图3-5 醋酸的用量对邻苯二甲醛收率的影响Table 3-5 amount of acetic acid effects on the yield of Ortho-phthalaldeh
42、yde(2)温度对反应的影响固定邻苯二甲醇量为10 g，硝酸用量为11.0g，醋酸用量为30g，反应时间为1 h，考察了不同反应温度对邻苯二甲醛产率的影响，结果见表3-6，从表中可看出，当反应温度较低时，硝酸氧化性较弱，收率较低，而当反应温度较高时，硝酸的氧化能力增强，但邻苯二甲醛收率反而呈下降的趋势，原因是温度升高，副反应进行更快，从而使得目标产物量反而降低。表3-6 温度对邻苯二甲醛收率的影响Table 3-6 effects of temperature on yield of Ortho-phthalaldehyde项目温度/邻苯二甲醛的产量/g邻苯二甲醛的收率/%1605.860.0
43、2726.769.23807.274.34906.567.2图3-6 温度对邻苯二甲醛收率的影响Table 3-7. temperature effects on the yield of Ortho-phthalaldehyde(3)硝酸用量对反应的影响 固定邻苯二甲醇量为10g，醋酸用量为30g，反应温度为80，反应时间为1 h，考察了硝酸的用量对邻苯二甲醛产率的影响，实验结果见图3-7，可知：硝酸用量增大对产品收率影响很大，邻苯二甲醛收率随着硝酸用量的增大迅速提高，但用量超过l：2.5后生成大量副产物收率反而降低。表3-7硝酸用量对反应收率影响Table effects 3-8 nitr
44、ic acid dosage on yield response项目配料比收率/%11：2.065.121：2.263.431：2.571.041：3.060.2图3-7硝酸用量对反应收率影响Table effects 3-8 nitric acid dosage on yield response(4)反应时间对反应的影响 固定邻苯二甲醇量为10 g，硝酸用量为16g，醋酸用量为30g，反应温度为80，考察了反应时间对邻苯二甲醛收率的影响，实验结果见表3-8。表3-8 时间对反应收率的影响Rable 3-9 Time effects on the yield of the reaction通
45、过单因素实验可知，该工艺合成邻苯二甲醛工艺参数影响范围为：配料比1:2.2-1:3.O，反应温度70-90，反应时间为0.5-1.5h，醋酸用量为14-20g。4.3 正交实验采用L(34)正交实验设计，固定邻苯二甲醇的量为o36 Inol(509)，选择邻苯二甲醇与硝酸物质的量比为A、反应时间为B(h)、反应温度为c()、加入醋酸的质量为D(曲，各因素选择的水平见表3-9。表3-9 正交实验因子及水平Table 3-9 orthogonal factor and level of项目配料比时间(h)温度()醋酸加量（g）11:2.20.5702021:2.51.0803031:3.01.59040正交以邻苯二甲醛的收率(按含量折合后)为考察指标，随机进行实验，数据及处理结果见表3-10。表3-10 正交实验数据Table 3-10 with orthogonal experimental data编号配料比
