1. 聚氨酯三乙
聚氨酯三乙
巨型水性聚氨酯乳液以水作溶劑或者作分散介質,體系中不含或含很少量的有機溶劑,異氰酸酯和多元醇縮合生成聚氨酯的乳液。 這是一類非常重要的縮聚物,水性聚氨酯乳液具有無毒、不污染環境、節能、易操作等優點,在工業上(包括黏合劑和塗料等)有著廣泛的應用。因此,它正逐步成為當今聚氨酯領域發展的重要方向。從20世紀60年代水性聚氨酯被用做塗料開發出來到80年代,美、德、日等國的一些聚氨酯產品已從試制階段發展為實際生產和應用,一些公司如德國的Bayer公司、Hoechst公司、美國Wyandotle化學公司、日本的Dic公司走在前列。國內水性聚氨酯產品品種少、性能不佳,每年仍需大量進口,因此需開發高質量的產品以滿足國內的迫切需要。由於聚氨酯的疏水性很強,必須採用新的合成方法制備PU乳液,水性聚氨酯的合成過程主要為:①由低聚物多元醇、擴鏈劑、二異氰酸酯形成中高相對分子質量的PU預聚體;②中和後預聚體在水中乳化,形成分散液。各種方法在於擴鏈過程的不同。聚氨酯乳液的制備方法有兩大類:外乳化法和內乳化法。
1.外乳化法
該方法是使用最早的制備水性聚氨酯的方法,外乳化法就是在乳化劑、高剪切力存在下強制乳化的方法,最早為Pschlack發明,1953年杜邦公司的W.yandott採用此法合成了PU乳液。其合成工藝是先將聚醚二醇和有機異氰酸酯合成PU預聚體,再以小分子二元醇或二胺擴鏈,得到PU的有機溶液,然後於強烈攪拌下,逐漸加入適當的乳化劑的水溶液,形成一種粗粒乳液,最後送入均化器,形成粒徑適當的乳液。但因該方法存在反應時間長,乳化劑用量大以及乳液顆粒粗而導致儲存性差,膠層物理機械性能不佳等缺點,目前生產基本不用該方法。後來發展起來的一種叫做低溫封蔽法制備PU乳液的方法,可減少乳化劑的用量且製得穩定性好的乳液。該方法是將端-NCO預聚體用肟、內醯胺、NaHSO3、乙醯乙酸酯等封端劑封端後,與多元胺一起分散於含乳化劑的水溶液中,形成一種穩定的PU乳液。
2.自乳化法
制備穩定的PU乳液主要是通過自乳化法,其關鍵是在聚氨酯的分子骨架中引入親水基團。親水基團是通過親水單體擴鏈而進入PU分子骨架的,它由成鹽基團和成鹽試劑組成。根據親水基團的類型用該法製得的水性PU乳液可分為陰離子型、陽離子型、兩性型和非離子型4種,其中以陰離子型佔主導地位。自乳化型PU乳液的制備工藝有很多種,制備方法主要分為丙酮法、預聚物分散法、熱熔法、酮亞胺/酮連氮法,其共同特點是首先制備相對分子質量適中、端基為NCO或封閉NCO的PU預聚體,區別主要在擴鏈過程中。目前工業生產中最為重要的方法為丙酮法和預聚體分散法(或稱預聚體混合法)。其合成工藝如下。
2.1丙酮法
丙酮法是由德國Bayer公司Ddieterich研究成功的。Ddieterich首先將聚醚或聚酯二元醇與異氰酸酯製成預聚體,加入適量的丙酮降低粘度後,用N-甲基二乙醇胺擴鏈,再加入丙酮降低粘度,然後加入離子化試劑,攪拌離子化。將離子化的PU分散到含80%丙酮、20%水的介質中,最後蒸除丙酮,即可製得粒徑為0.03~100μm的水乳型聚氨酯。丙酮法先製得含NCO端基的高粘度預聚體,再加入丙酮以降低粘度,然後用親水單體擴鏈,在高速攪拌下加入水中,通過強力剪切作用使之分散在水中,乳化後減壓蒸餾回收溶劑即可製得PU水分散體系。
安徽大學齊正旺[2]以丙酮法制備了WSPU。WSPU是一種形狀聚氨酯,一種新型的功能材料。它具有形變數大、容易加工、轉變度可調控、可降解及生物相容性好等一系列優點。制備工藝如下:在四口瓶中依次加入聚已內酯二醇(PCL)和2,4-甲苯二異氰酸酯(TDI),攪拌通氮下於80℃下反應3h,加入少量丙酮溶劑,攪拌10min後,再加入催化劑、二羥甲基丙酸(DMPA)和交聯劑三羥甲基丙烷(TMP)反應4h,即製得PU預聚體。將聚氨酯預聚體在快速攪拌下加入三乙胺5min,隨後加入計算量水乳化,10min後減壓抽去丙酮,製得固含量為30%WSPU乳液。對WSPU處理加工進行樣品測試。最後得出合成PCL分子量在5000時,乳液性能穩定,它的形狀記憶恢復率達到95%。
四川理工學院張發興,衛曉利[3]先合成親水擴鏈劑DHPA,然後制備磺酸型WPU微乳液。其合成工藝為:將一定量的Ng210和IPDI加入裝有冷凝迴流管、電動攪拌和溫度計的四口燒瓶中,加適量催化劑二月桂酸二丁基錫,升至所需溫度反應一定時間,用二正丁胺(已標定)滴定法測定預聚體中NCO-的含量是否達到理論值(若達到理論值則停止預聚反應,未達到理論值則繼續反應直到達到理論值為止),降至合適的溫度,加入一定量的N-甲基-2-吡咯烷酮溶解的DHPA反應一定時間,加入少量丙酮稀釋,經三乙胺中和,在快速攪拌條件下加去離子水進行分散,最後減壓蒸餾除去丙酮,得到穩定的磺酸型WPU微乳液。相對於常規的羧酸型WPU微乳液,磺酸型WPU微乳淮具有更高的固含量和更低的表面張力,且具有較好的低溫、高溫及室溫穩定性。
山東大學王翠,吳佑實,吳莉莉[4]採用丙酮法制備了水性聚氨酯乳液。其合成工藝如下:在裝有電動攪拌器、迴流冷凝管、溫度計、氮氣進出口的500ml四口燒瓶中,加入110℃真空脫水的聚酯二元醇,在60℃是加入計量的MDI丙酮溶液反應10~20min,然後加入DMPA的DMF溶液,攪拌5~10min後向其中加入剩餘MDI,滴加催化劑,繼續保溫反應50~90min,待反應至—NCO含量達理論值時(正丁胺滴定法測定),加入TEA成鹽。待體系中異氰酸酯含量少於0.2%時反應結束,取出降溫至30℃以下,然後將一事實上量的水快速加入體系中並高速攪拌1h。若要再度進行擴鏈,則在加水前加入乙二胺。最後,減壓蒸餾脫去低沸點溶劑(丙酮)即得水性聚氨酯成品。
丙酮法制備水性PU的優點是反應易於控制,重復性好,乳液粒徑易控制,乳液質量高,是目前使用最多的方法之一,尤其是PU分子量大時耗費大量的有機溶劑且難以回收,工藝復雜、成本高。危險性大。
.2預聚體分散法
該方法是近年來發展起來的。它是先將親水單體引入到聚合物中,離子化,製得含離子鍵的PU預聚物,然後將其分散到水中,形成預聚物乳液,最後用二胺在水相中進行擴鏈而製得PU乳液。該方法工藝簡單,無需大量的有機溶劑,可製得有支化度的PU乳液,但僅限於特殊的端-NCO預聚物,此預聚物主要由低活性的脂肪族異氰酸酯製得的預聚體。
德國Bayer公司的一項專利里報道,將丙氧基化2-烯-1,4-丁二醇與亞硫酸氫鈉的加成物(Mw301)15.2g於80℃加入到聚乙二醇酯二醇(Mw2143)429g中,混合物均勻加入87.5gMDI,80℃反應至NCO含量為1.6%得到含磺酸鈉基團的聚氨酯預聚體,將該預聚體在濃度為2.3%的乙二胺基異磺酸鈉水溶液842g乳化得到固含量為38%粘度為8pa·s的聚氨酯乳液。
陝西科技大學吳雄虎,楊承傑,丁紹蘭[5]採用異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚環氧丙烷二醇(PPG)、聚已二酸丁二醇酯多元醇(PTAd)、四氫呋喃聚醚多元醇(PTMG)和二羥甲基丙酸(DMPA)等為原料,採用預聚體分散法,合成了水性聚氨酯皮革光亮劑。合成工藝如下:在裝有電動攪拌器、迴流冷凝器、溫度計、氮氣裝置的四口燒瓶中,加入低聚物多元醇、IPDI和少量的催化劑,在氮氣的保護下於一定溫度下反應2h左右,至NCO含量接近理論值時,加入DMPA、TMP繼續反應2h左右,至NCO含理達理論值,得到預聚體,降溫至50℃,加入計量的TEA和適量的丙酮,充分攪拌後,倒出預聚體,在高速剪切下,加水乳化後,加入乙二胺擴鏈,得到陰離子水性聚氨酯分散液。最後減壓蒸出丙酮。
中國科學院杜輝,趙雨花,王軍威[6]等採用預聚體分散法制備了一系列聚碳酸酯二醇(PCDL)型水性聚氨酯(WPU)膠粘劑。其合成方法如下:將PCDL和含磺酸基的聚酯二醇加入到裝有機械攪拌器、溫度計和迴流冷凝管的四口燒瓶中,於100~120℃真空脫水至含水量低於0.5%;然後在50~60℃條件下加入計量的異氰酸酯和溶劑丙酮,並維持此溫度反應一段時間後,加入1,2-二羥甲基丙酸(DMPA)和1,4-丁二醇(BDO)繼續反應;待反應液中-NCO含量與設計值基本相符時,加入TEA中和羧基,之後加入蒸餾水強烈攪拌進行乳化分散,並加入乙二胺進一步擴鏈;最後,減壓脫除丙酮,即製得PCDL型WPU乳液膠粘劑。
四川大學成豐,向玲,於劍昆[7]等預聚體分散法,以二羥甲基丙酸(DMPA)、蔗糖為親水鏈劑和交聯劑制備了一種種鞋用水性聚氨酯膠黏劑(WBPU)。WBPU合成工藝如下:將已脫水的聚乙二醇(PEG-1000)、二羥甲基丙酸的N-甲基-2-吡咯烷酮溶液(DMPA/NMP,1/1W/W),加入到裝有攪拌機、迴流冷凝管、水銀溫度計、氮氣進出口的四口燒瓶中,溫度調至60℃後,再加入異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)及不得催化劑-M,在氮氣保護下,待體系混勻反應0.5h後,加熱升溫至80℃均勻攪拌反應2h,然後,溫度降低至60℃,再逐步加入1,4丁二醇以及蔗糖,反應1h後,加入計量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550),反應過程中視體系粘度大小加入適量乙酸乙酯,當NCO值達到理論值終止反應(二正丁胺滴定法判斷反應終點),得到聚氨酯預聚體。將降溫至(255℃)的聚氨酯預聚體加入到三乙醇胺(TELA)的水溶液剪切乳化,整個乳化過程在冰水浴進行,待攪拌均勻後,另入三乙胺進行中和成鹽,剪切乳化反應40min,最後減壓蒸餾脫除溶劑,得到固含理為50%左右的水性聚氨酯乳液。
綜上所述採用預聚物混合法制備的水性聚氨酯其工藝相比丙酮法簡單,是無須使用有機溶劑。使成本降低,但產品質量不如丙酮法,且只適用於脂肪族水性聚氨酯的合成。
2.3熔融分散法
這是無溶劑制備水性聚氨酯的方法。熔融分散法[8]是指把異酸酯的加聚反應和氨基的縮聚反應緊密地結合起來,先合成含親水基團的端異氰酸酯的預體,然後在高溫下(130℃)和過量的脲反應生成縮二脲,再在甲醛水溶液中反應進行羥甲基化,得到高分子量的聚氨酯。該法能耗較高。
2.4酮亞胺和酮連氮法
酮亞胺和酮連氮法是指預聚體與被酮保護了的二元胺(酮亞胺體系)或肼(酮連氮體系)混合後,再用水分散,分散過程中酮亞胺、酮連氮以一事實上速率水解,釋放出遊離二元胺或肼與分散的聚合物微粒反應,得到的水性聚氨酯-脲具有良好的性能。該法制備的塗膜較好。
2. 實驗室常見的爆炸種類
實驗室發生爆炸事故的原因大致如下:
(1)隨便混合化學葯品。氧化劑和還原劑的混合物在受熱。摩擦或撞擊時會發生爆炸。表1-1中列出的混合物都發生過意外的爆炸事故。表1-2為不能混合的常用葯品。
表1-1 加熱時發生爆炸的混合物示例
鎂粉—重鉻酸銨
有機化合物—氧化銅
鎂粉—硝酸銀
還原劑—硝酸鉛
(遇水產生劇烈爆炸)
氧化亞錫—硝酸鉍
鎂粉—硫磺
濃硫酸—高錳酸鉀
鋅粉—硫磺
三氯甲烷—丙酮
鋁粉—氧化鉛
鋁粉—氧化銅
表1-2 不能混合的常用葯品一覽表
葯 品 名 稱
不能與之混合的葯品名稱
鹼金屬及鹼土金屬如鉀、鈉、鋰、鎂、鈣、鋁等
二氧化碳、四氧化碳及其它氯代烴,鈉、鉀、鋰禁止與水混合。
醋酸
鉻酸、硝酸、羥基化合物,乙二醇類、過氯酸、過氧化物及高錳酸鉀。
醋酸酐
同上。還有硫酸、鹽酸、鹼類。
乙醛、甲醛
酸類、鹼類、胺類、氧化劑。
丙酮
濃硝酸及硫酸混合物,氟、氯、溴。
乙炔
氟、氯、溴、銅、銀、汞。
液氨(無水)
汞、氯、次氯酸鈣(漂白粉)、碘、氟化氫。
硝酸銨
酸、金屬粉末、易燃液體、氯酸鹽、硝酸鹽、硫磺、有機物粉末、可燃物質
溴
氨、乙炔、丁二烯、丁烷及其他石油類、碳化鈉、松節油、苯、金屬粉末
苯胺
硝酸、過氧化氫(雙氧水)、氯。
氧化鈣(石灰) r> 水
活性碳
次氯酸鈣(漂白粉)、硝酸。
銅
乙炔、過氧化氫。
(2)密閉體系中進行蒸餾、迴流等加熱操作。
(3)在加壓或減壓實驗中使用不耐壓的玻璃儀器。
(4)反應過於激烈而失去控制。
(5)易燃易爆氣體如氫氣、乙炔等烴類氣體、煤氣和有機蒸氣等大 量逸入空氣, 引起爆燃。 常見易燃易爆物質蒸氣在空氣中爆炸極限見表1-3。
表1-3 易燃物質蒸氣在空氣中爆炸極限
名 稱
爆炸極限(體積,%)
氫 氣
4.1~74.2
乙 炔
3~82
二硫化碳
1~44
乙 醛
4~57
一氧化碳
12.5~74
乙 醚
1.9~36.5
丙 酮
2.6~13
甲 醇
6.7~36.5
乙 醇
3.3~19
丙 醇
2.1~13.5
二 惡 烷
2~22.2
苯
1.4~8
(6)一些本身容易爆炸的化合物,如硝酸鹽類、硝酸酯類、三碘化氮、芳香族多硝基化合物、乙炔及其重金屬鹽、重氮鹽、疊氮化物、有機過氧化物(如過氧乙醚和過氧酸)等,受熱或被敲擊時會爆炸。強氧化劑與一些有機化合物接觸,如乙醇和濃硝酸混合時會發生猛烈的爆炸反應。
(7)搬運鋼瓶時不使用鋼瓶車,而讓氣體鋼瓶在地上滾動,或撞擊鋼瓶表頭,隨意調換表頭,或氣體鋼瓶減壓閥失靈等。
(8)在使用和制備易燃、易爆氣體時,如氫氣、乙炔等,不在通風櫥內進行,或在其附近點火。
(9)煤氣燈用完後或中途煤氣供應中斷時,未立即關閉煤氣龍頭。或煤氣泄漏,未停止實驗,即時檢修。
(10)氧氣鋼瓶和氫氣鋼瓶放在一起。
3. 對於苯胺,四氫呋喃,丙酮,若大量灑落在地面,將出現什麼後果,如何清除,自我防護
對於苯胺,四氫呋喃,丙酮,若大量灑落在地面,將出現什麼後果,如何清除,自我防護
在酸性或鹼性條件下做的反應,如果可能的話,產品後處理的時候,盡量中和一下。否則,產品放久之後可能會分解。
我們這兒用完重氮甲烷後,總會加點酸去破壞剩餘的重氮甲烷。有位哥們膽子大直接用濃鹽酸(應該用稀的鹽酸或醋酸),結果和殘余的鹼劇烈放熱,重氮甲烷的乙醚溶液呀~~~~就這樣把他征服 爆炸了還有一位老師就是分液漏斗的塞子上沒塗真空脂,一摩擦就把乙醚給燒起來了 好恐怖呀
大家用重氮甲烷時一定要千萬注意,第一次最好有個有經驗的人在旁指導,不要自己隨便做,量也不要太大,亞硝基甲基脲最多25克 別貪多,要是需要量大就分幾批去做
夏天用乙醚的時候一定要注意。我今年8月用乙醚萃取,只在分液漏斗里輕搖了一下,正要准備放氣,炸了,還好沒傷到我。我的產品阿!!!
有一次我做分液萃取,先是用50ml HCl洗滌有機相(含產品),然後再用50ml 5% NaHCO3洗滌產品,結果振搖的時候,塞子被沖開了,產品全部噴出來了。原因是沒有放氣。
大家洗滌產品的時候一定要小心,如果洗滌會生成氣體的話,一定要注意放氣。
就在本周,我們所一天內連續發生兩起重大安全事故。某博士生在使用過氧乙酸的時候,沒有帶防護眼鏡,結果過氧乙酸濺到眼睛,致使雙眼受傷,腫得到現在還不能睜開,還不知道以後會怎樣。另一個博士生在使用三乙基鋁的時候,不小心弄到了手上,由於沒有帶防護手套,出事後也沒有立刻用大量清水沖洗,結果左手皮膚嚴重,需要植皮。
兩起事故都有一個共同點:麻痹大意,不按照安全規則操作。如果帶了防護眼鏡, 手套的話,後果就不會這么嚴重。而且資料顯示,越是博士生,做實驗越不謹慎。總抱著僥幸心理,認為不會出事,結果河裡面淹死的就是那些會游泳的。
在有機所的五年,耳聞目睹了很多安全事故,深感多一份細心,多一份保障。現將我所知道的實驗室裡面的潛在危險總結如下:歡迎大家就自己知道的進行補充
一、 溶劑處理方面的潛在危險。
A、溶劑無水處理前,一定要預處理
對於低沸點的溶劑,如乙醚,正戊烷等一定要先用乾燥劑預先乾燥,然後再加入鈉絲進行迴流,並且加熱不能過快過高。因為,一旦溶劑裡面的含水量過大,那麼生成氫氣很劇烈的話,溶劑極易沖出體系,然後遇見明火或正在加熱的電阻絲,發生爆炸。這一點在有機所是有先例的,當時的慘狀是,爆炸的沖擊波從三樓沖到頂樓,把通風裝置炸的粉碎。包括對面實驗室的整扇窗都被推倒。
對於醚類溶劑,如果生產時間較長,或者久置不用的話,一定不要震動,同時要加入還原劑,除掉生成的過氧化合物。也是一個博士生,在處理久置不用的處理THF的裝置的時候,剛一拔磨口活塞,就發生爆炸,滿臉血肉模糊。
用鈉處理的溶劑和鹵代烷溶劑處理裝置不能公用一個與大氣相連的裝置。有些同學為省事或節約空間,把所有溶劑處理裝置中保證與大氣相通的裝置相連,這樣做的危險是很可能如果鹵代烷,特別是二氯甲烷,加熱的時候溫度較高,無法冷凝下來,這樣,有可能密度較大的鹵代烷就會順著相同的管道,進入用鈉絲乾燥的溶劑的體系。一旦出現這樣的事情,肯定是爆炸。大家知道,鹵代烷在金屬鈉的作用下的偶聯反應非常劇烈。
B、 廢溶劑的處理,絕對不要發生酸性液體和鹼性液體,氧化性液體和還原性液體的混裝,這樣非常危險。在有機所,廢液桶爆炸不是一次兩次。對於SOCl2, PCl5, PCl3絕對不能未經處理就放入廢液桶,後果也很危險。
二、 實驗操作方面的潛在危險。
1、 對於加熱、生成氣體的反應,一定要小心不要成了封閉體系。
2、 應該小心滴加、冷卻的反應,一定要嚴格遵守,不要圖省事。
3、 反應前,一定要檢查儀器有無裂痕。對於反應體系氣壓變化大的反應,大家一般都會注意。但是,有些問題就是在你想不到的時候出現。我在一次萃取的時候,量在2升左右,發現分液漏斗有一個裂痕,以為沒有問題。結果,在手中剛一搖晃時,就炸開了。20%的KOH溶液噴了我一臉,更可怕的是,溶液順著桌面進入插座,引起電源短路,然後引發火災。
4、 對於容易爆炸的反應物,如過氧化合物,疊氮化合物,重氮化合物,無水高人鹽,在使用的時候一定要小心,加熱小心,量取小心,處理小心。不要因為震動引起爆炸。舉三個例子如下:
某副教授在有機所進修時,加壓蒸餾一容易分解的化合物,由於加熱沒有控制好,發生爆炸,場面極其血腥,胸口的洞縫了五十多針!
某研究生,在做關於過氧化合物的實驗時,用旋轉蒸發儀濃縮含有過氧化合物的溶液,完畢,不是小心地把空氣放入,而是一下子就通氣,結果由於空氣的撞擊引發爆炸,甲級甲等殘廢。我們今天看到的現場的照片是:一截手指頭血淋淋地沾在玻璃上。(這也是加壓蒸餾通氣時為什麼要慢慢來的原因)
某工作人員,在做疊氮化合物的實驗室,反應都處理好了,他覺得反應容器要處理一下,結果在打開瓶塞的時候,一用力,爆炸。
最後是一句忠告,不清楚的實驗,不了解化合物性質的實驗,精神狀態不好時,一定要當心
(2)配體的純度對於做不對稱催化的,以及利用配體來改進某些金屬催化反應的化學工作者來說 ,至關重要。但是,不同批次合成的配體,其純度由於採用原料的不同,或者純化 時所用的硅膠等材料的性能有所不同,就會導致反應的結果不能重復。如果前後配體的 純度有差異,或者溶劑等使用的不同,導致反應條件篩選前後不是在可比較的前提下進 行,有可能導致一些好結果的埋沒。
我們在發表論文時,詳細寫清楚試驗的操作,試劑的純化方法,就是為保證別人按照相同的方法處理,可以重復試驗結果。因此,我們必須保證自己的實驗方法是在同一條件下進行。
我們在實驗過程中,確實也發現某些實驗數據較難重復,這個問題不少從事不對稱研究的小組都曾碰到。分析其原因,可能有以下幾點: 1、配體的純度不符合要求,所以反應的活性和對映選擇性與以前的結果不相吻合,特別是分離純化時用的溶劑和硅膠質量得不到保證,導致按照以前純化條件得不到符合研究工作的要求純度的配體;2、反應的操作存在誤差:這突出表現在稱量這一環節。由於配體和金屬鹽的量均只有幾毫克,靜電的干擾在天氣乾燥的時候尤為突出;3、反應的溶劑多為丙酮,CH3CN和鹵代烷等難以檢測其含水量的溶劑,不同批次處理的溶劑,可能含水量不同,從而導致反應結果不能重復。
為了保證實驗數據的可重復性,我們摸索並建立一套配體純度檢驗的方法和標準的反應條件。特別是配體30a在幾個反應中展示了優異的性質後,這一要求對於開展其他研究尤為關鍵。
經過較長時間的實踐,我們總結得到以下經驗供參考:
A、標准反應條件的建立
1、配體合成所用的CH3CN、三乙胺和四氯化碳按照標准方法處理,再經小量反應證明合格後(能合成出配體),保存在活化後的分子篩中供使用。
2、條件實驗中所用的溶劑,如果不能通過指示劑顯色來確保其無水,則嚴格按照標准方法處理後,再經活化後的分子篩進一步處理後,蒸出使用;對於已經篩選出的最佳溶劑,每次新處理後,均用標准反應檢驗,ee值與以前的實驗符合後才能使用。
3、稱量過程中,盡可能避免靜電的干擾。
B、配體純度方法的建立
1、對於合成的新配體,在用 磁氫譜和碳譜?定初步純度後,先用於某一反?得到一個關於反應速率和ee值的數據;然後,用不同的展開劑再次純化配體後並取其最純的部分,在相同的條件下重復與前相同的反應。如果反應情況(包括速率和ee值)變化不大,表明配體的純度已經合格;如果反應結果有明顯改善,這表明配體純度有了提高,這需要再次純化配體,直至反應結果的不同在誤差范圍內,才表明配體純度已經合格。 舉例如下:對於配體30a, 先用石油醚和丙酮(4:1, v/v)的展開劑經柱層析得到一淡黃色的油狀液體,雖然此液體經核磁鑒定,純度已經很好,但是用囘f 啉配體最常用的模型反應-DA反應(eq 1)一檢驗, 在以Cu(OTf)2 為Lewis 酸, CH2Cl2為溶劑,-30oC的 反應條件下,卻發現反應幾乎不進行。再用石油醚和乙酸乙酯(1:1, v/v)的展開劑進一步純化後,再在相同的條件下一試,反應在一小時內結束,ee值為36%。將配體再次純化後,重試反應,反應時間和反應的ee值不變。於是認為配體已經很純,可以用於反應的條件篩選。每次重新合成出來的配體,都在此反應條件下反應。當反應時間和ee值均與上述結果相符,表明配體純度合格後,才能將配體用於條件反應
(3)首先,你從現在起,有時間就泡在實驗室,觀察你的師兄們是如何操作的,每一個細節都不要放過。仔細想一想,為什麼要這樣操作,不懂就問,直到你弄清楚了為什麼要這樣操作。你也可以想清楚原因後,再去和其他師兄交換意見,看看別人的想法。當然,剛進實驗室,你肯定要當當下手,多跑跑腿,這樣才能和師兄們套近乎,他們也才願意和你多交流。
其次,進入實驗室後,失敗是經常的,但是你一定要弄清楚失敗的原因。不要在沒有弄清楚原因的情況下,盲目再進行相同的實驗操作。記住,分析好原因後,再做試驗,做一次試驗,就要排除一個可能的因素。不要因為怕導師說你反應開得少,就開一大堆試驗。這樣的結果是讓你陷於大量的體力勞動,沒有時間思考,總結提高。
在做每一個實驗之前,不要查到一篇文獻,就馬上按照文獻方法去試。反復調研文獻,看一看,要得到目標產物,有哪些方法,每種方法的優點和缺點是什麼,經過反復比較,選擇最方便的開始。這不但是提高工作效率的捷徑,而且是在培養你的判斷能力,也是在積累你的經驗和知識。你想,一個實驗你就可以積累一系列資料,一個學期下來,你將有多大的收獲?這種方法累,但是絕對有效。我相信,只要堅持,畢業的時候,你會脫胎換骨。
對於你所採用方法的文獻,實驗步驟的每一個細節,要問問什麼這么做?如果不這樣做,後果是什麼?能不能用其他方法代替?參考其他合成相同產物的文獻,看看別人的實驗步驟又是如何?他們做了什麼改動?為什麼要這樣改動?因為實驗是相通的,這些問題你一旦掌握了,堅持一個月的時間,其他問題也就迎刃而解了。
在我的周圍,有很多人一直到要博士畢業了,這些問題都沒有解決,吾未見其明也。
(4) 關於DMF的無水處理方法引起這么多爭議,實在出乎我的意料。不可否認,不同的實驗對試劑、溶劑的純度等各方面的要求不同。不需要嚴格無水的反應,你去進行嚴格的無水處理就是浪費時間;反之亦然。我也承認,有時候試劑中的一些微量雜質的存在,往往會使反應有出人意料的結果。在我所知道的范圍(上海有機所)內,就有兩個這樣的例子:李安虎博士(戴立信小組)在首例通過葉立德途徑實現的高立體選擇性的氮雜環丙烷的反應中,使用的是未處理的國產分析純CH3CN溶劑。文章在Angew. Chem. Int. Ed上發表後,引起了一位法國科學家的注意,但是他在重復該試驗的過程中,發現直接使用商業化的分析純CH3CN溶劑不能重復反應結果,只有在反應體系添加一定量的水後才能重復試驗結果,於是專門撰文指正。我們分析原因,認為是國產試劑的含水量比進口試劑的要高;第二個例子是:袁宇博士在雜DA反應中,發現試驗結果不能重復,而且所用的苯甲醛越純,反應結果越差。從而想到了最初使用的苯甲醛可能有部分被氧化成苯甲酸,進而發現使用酸為添加劑可以大大改善反應的結果(文章發表在Chem. Eur. J)。
但是,這並不意味著我們的試驗不需要嚴格按照標准方法。特別是當我們在進行未知領域的探索時,需要對反應成功(或者失敗)的原因進行總結。如果我們反應所使用的試劑或溶劑含有少量的雜質,那我們如何保證試驗的可重復性?我們又如何根據實驗結果來分析,設計下一步的實驗方案,改進試驗結果?
按照一套標準的實驗方法進行操作,對於新進實驗室的同學更為重要。因為失敗是新手們的常事,如果我們不能保證我們試驗試劑的純度以及無水要求是否滿足等等,那麼一旦實驗失敗了,我們如何尋找原因?到底是操作失誤還是其他?
作為一名即將畢業的同學,在幾年試驗生涯中,深感按照標准方法試驗的重要性。
可能是因為我從事的不對稱催化對雜質的敏感程度較高,所以我在幾年中,曾經花了很 多時間來重復,尋找原因。
我很慶幸我剛進實驗室時,接受了一位師姐的忠告,即一切溶劑、試劑嚴格按照標准方法處理,哪怕他再繁瑣。這個方法就是我推薦給大家的書《Purification of Laboratory Chemicals》,Edited by W. L. F. Armarego and D. D. Perrin, 4th Edition,這也是我們上海有機所每個課題組的導師要求學生嚴格執行的。因為這本書是 不斷綜合文獻中的最新處理方法,和對各種方法的不足之處的最新發現而修訂的。
在我的第一篇文章(J. Am. Chem. Soc)發表半年後,有位韓國化學家到我們所交流的時候,專門提到在他們花了半年的時間合成了一個和我合成的一模一樣的配體的時候,卻非常失望發現我們的文章都已經發表了。我為什麼感謝那位師姐?因為我接受她的忠告後,各種溶劑嚴格處理,所以只花了兩個星期就合成了該配體。而事實上,在我文章發表後,還有國內同行不能重復合成該配體,我們課題組的其他同學一開始的時候也不能重復合成,原因無他,他們的溶劑處理都有問題。
有同學提到,他們的處理方法是參照某某文獻的,事實上,很多文獻的處理方法是不完善的,也在不斷變化的。所以才會有專門的叢書來總結。我想進入實驗室時間較長的人,都會發現有些文獻的結果是很難重復的,仔細研究他們的實驗方法,你會發現有些操作是完全沒有必要的,有些是錯誤的,當然也有可能作者有所保留。
提高我們的化學素養,其中之一就在於根據自己的知識,去判斷文獻的正確與否,而不是盲從。
說一個減壓蒸餾的問題吧。
我在對一個取代的苯乙腈產品進行減壓蒸餾時,由於粗品中有一定的NaBr沒有能夠完全除去,所以在蒸餾的過程中可能是由於NaBr的升華,造成了在進行了一段時間後真空度急劇下降,我當時沒有注意到是這個問題。所以,我將近1kg的產品就那樣KO了!悲慘!
因此,提請大家在進行減壓蒸餾的時候一定要多加小心。最重要的一點是:在減壓蒸餾過程中不要離開~!要時刻關注壓力的變化,以便採取積極措施!
我做實驗總是嫌麻煩,不喜歡戴膠皮手套。因為經常使用濃硝酸和雙氧水,已弄到皮膚上就很痛,皮膚不是變白就是變黃。尤其最近關於巨能鈣雙氧水的報道,我真的好害怕那天也因為雙氧水……希望XDJM不要嫌麻煩,一定要愛護自己。
還有在使用高錳酸鉀的時候也要注意類似問題。在醫院的皮膚外科經常會開一些高錳酸鉀作為外用洗滌用葯,醫學名叫pp粉。由此一個PPMM托男朋友從化學系弄了一點回去洗……結果弄到全部變黃了而且很痛,主要是她把濃度配的太大了。引以為戒啊!!!
用鋁鎳合金滴加濃鹼加氫還原,注意滴加速度一定要慢!因為反應強烈放熱,可能會導致暴沸乃至爆炸事故!
另實驗中反應燒瓶里添加物料一定不要超過燒瓶溶劑的2/3.有一次我加多了,結果反應過程中加熱後物料體積增大的有點厲害,全部溢了出來,我的油浴鍋廢了.....
除掉反應後剩餘的鈉需要將鈉用無水乙醇處理,以免發生爆炸.
還有一個實驗教訓,DMF不要用Na進行去水乾燥。有一次我們實驗室有同事將5升的燒瓶進行這個操作,結果得到一鍋「粥」,估計兩者發生了反應!
用硫酸鎂乾燥聚乙二醇,結果會是一鍋粥!!!
催化加氫用的催化劑一定要防止著火!!!
不知道大家的攪拌套管安裝膠皮的時候有沒有出現過失誤,我親眼看見一個同事由於用力過猛被玻璃套管把手扎破,最狠的是一個同事在給冷凝管接皮管時居然把手腕的筋都扎斷了,決不是危言聳聽,這都時血淋淋的現實!
不知道各位是否經常用高壓釜反應,個人覺得這傢伙的危險系數比較大,應該時刻注意壓力的變化,有一個我做了很久的氨解實驗,一直都是好好的,就放鬆了警惕,結果有一次壓力突變到120kg,還好沒爆炸,不然我就完了
高壓沒感覺有什麼危險,我們單位的高壓釜120kg的是個500l的,沒什麼問題,說到突變的情況,什麼事情都有可能,搞化工8年,大火爆炸目睹的不少於8次
我的同事用玻璃針筒過濾器過濾時玻璃針筒破裂,劃破手掌,差點短掉神經。
烘滴液漏斗、分液漏斗的時候,最好取下活塞之後烘,否則,由於膨脹系數不一樣,活塞會把漏斗脹破
我就烘壞了好幾個恆壓漏斗,結果浪費了老闆很多money.一個1000ml恆壓漏斗要40元,心都碎了。
化學的危險性特別的大啊,前些天我們實驗室樓上一個兄弟做的疊氮化物,那時是夏天,他一直在室溫下做,也沒什麼問題,可是不知道那天怎麼了,只是輕輕晃一下就炸的血肉模糊了還幸好他帶了護目鏡,鏡子都碎了,但還好沒有傷到眼睛
所以大家作實驗一定不要報僥幸心理,一定要錯殺一千也不能放過一個啊呵呵千萬要小心,
還有最不能讓我理解的是竟有很多研究生能把沒有任何處理的鈉扔到垃圾桶里,我對面那組的實驗室具我老師將已經發生過兩次火了,都是剛著了我們組的老師看到了,幫他們滅了(他們實驗室竟沒有人)這種低級錯誤可能是很少有人犯吧。
實驗中如果要用酸度計,務必遵守酸度計的使用條件如溫度/濕度等
我記得我就在實驗中吃了虧,分析結果不對,我從緩沖液—試劑一路找來,最後竟發現只是天氣變冷了而已
一定要牢記溫度的概念,每一步反應的溫度都要准確記錄,不要記錄籠統性的室溫,甚至後處理的溫度都要記錄。許多技術交到工廠之後,重復不出來,就有可能是溫度的原因。
我有一個項目,夏天做的好好的,到了冬天,突然就不行了。後來我改了反應條件和重結晶條件,才搞出來了。嚇人啊,100萬的項目,如果出問題,偶就只有下課了。
高壓反應釜一定要安裝防爆片;
易燃爆氣體,試漏一定要嚴格(用『電子筆』);
用電設備不要自己檢修(我們單位就有人差點送命);
有毒的實驗環境一定要通風良好,戴防毒用具;
實驗室要有良好的實驗習慣,嚴格的操作規程,問責制度
大家在蒸餾或精餾過程中不要忘了開冷凝水,是嚴重一些不起眼的錯誤可能導致不可挽回的損失!
我見過有人在做無水乙醇與金屬鈉反應的實驗之後,把殘余物隨手倒到水槽中,結果沒有反應完全的金屬鈉正好碰到水槽中殘余的酸,發生爆炸性的反應,一個火球飛出來,幸好沒有傷到人!!!
用CaCl2乾燥管之前,務必檢查一下乾燥管是否是通的。
我就是因為沒有檢查,好幾次迴流,溫度上去後,乾燥管被上升的熱空氣頂飛,炸裂。
我一個師弟出力高氯酸銀的時候,瓶口殘留的一點,塞子一磨就爆炸了,還好瓶子裡面幾克的東西沒炸,不然他就飛了
大家使用三氯化鋁的時候一定要小心,遇水會強烈反應,甚至爆炸!
做NaH的時候,攪拌不小心,瓶子破了,檯面上又有水,一下子就爆炸了,真的是很危險。
用雙氧水、間氯過氧苯甲酸等氧化劑的時候,後處理一定要加還原劑處理徹底,然後是非常容易爆炸的。
一次做實驗時不小心沾到苯酚,燒掉一層皮,教訓啊!當時還用稀NaOH洗來著。另一次忘了關水,結果第二天發水了。
說起來很慚愧,我也經歷一個差點出事的實驗.我有一次借用別人的懸掛式酒精噴燈時,由於用的時間較長,輸酒精的塑料管(應該是橡膠管的)與噴燈的介面處著火,好在酒精不多了,一邊在管的一端夾死(不讓酒精流出),一邊用一塊大的濕抹布按滅著火處.盡管事故被及時排除,我仍然被嚇出一身冷汗.
做高壓反應實驗的時候,一定不能夠帶壓操作!在動閥門和螺釘時一定檢查放空管是否開啟,不然,可能會飛起來的,十分危險!
大家做實驗一定要仔細,不可麻痹,有次我做減壓蒸餾,沒把冷凝系統固定牢,結果哦,溶劑從瓶口噴了出來,嗚嗚,產品也被噴出去了!
做過貯氫試驗的LaNi5粉末不要直接倒到垃圾桶,因為顆粒極細容易氧化燃燒,我們試驗室我就見過幾回,還好有人在,不然後果不堪設想,最好用濕紙包住。
需要控制PH的時候,一定要用酸度計,不要用試紙,我做過一個實驗,兩者差了3-4,哈哈,結果可想而知
格式反應需無水四氫呋喃,用金屬鈉去水。蒸出來後把燒瓶放置了幾天,誤以為鈉已經全反應,就沒加醇直接加水進去,開始也沒什麼異常,過一會,開始冒煙......爆了!幸好只小傷。心有餘悸啊!
過氧化鈉與水反應,用帶火星木條檢驗。由於平時個人的化學實驗素養不怎麼樣。都是貪多!我取了三葯匙的過氧化鈉,但是只加入幾滴的水,用帶火星木條檢驗,成功。後來好奇新心起作用,我把帶火星木條伸到試管底部,結果——爆炸!幸好我取試管的時候取的是硬質大試管。否則小命都沒了!原因是:試管底部還有大量的過氧化鈉和少量的氧氣。把帶火星木條伸到試管底部,首先生成二氧化碳,而二氧化碳又與過氧化鈉反應生成氧氣,帶火星木條再與氧氣反應生成二氧化碳……這樣一下子產生大量氣體就爆炸。
所以我們在做實驗的時候,一定要嚴格按照用量去做。
本來是非常簡單的中學實驗,但是由於用量問題,幾乎要了一個大學生的命!
新的砂芯漏斗使用前必須處理好,否則你就等著聽響吧!
我來說說把,反應液用酸洗以後,如用NaHCO3中和,應先用水洗,不然分液時產生大量的氣體。
在處理乾燥劑時一定要小心,不要忙目的通過外觀下結論,一定要弄清楚具體是什麼,有一次我處理時看見是失效的氧化鈣,結果裡面有鈉,乖乖,差點把小命給賠了。小心,小心,尤其是別人留下的。
丙烯酸也挺危險,上次一個師妹用磨口瓶裝了半瓶,放在了陽光比較強的地方,爆了,差點毀容。
緩慢升溫時切記不要離人,不知毀了我多少實驗!分液漏斗分離熱液旋塞很容易卡死,上個月我捏碎一隻,只得在手上貼上多處創口貼,再奮斗三天!
我也獻丑說上幾句吧,在做有機合成時,有時候最後季銨化階段,總是做不成,因為酸鹼中和迅速放熱,產生泡沫,後來中和初期加入消泡劑,效果良好。
加壓過柱時,要注意防止因壓力過大淋洗劑沖出來。尤其是添加淋洗劑時
加氫還原是,鈀炭或雷尼鎳一定要當心,不要放在空氣中,我有一次做辛弗林合成時,鈀碳用乙醇保護時有部分鈀碳露在空氣中造成燃燒,爆炸。多虧當時救的及時,否則一噸多的乙醇就在旁邊釜中,後果將不堪設想。各位一定要小心
減壓蒸餾結束後,最好冷卻後去真空。
有個廠就是因為沒冷卻發生暴炸,我也有次著火。
硝化處理食品樣品也要注意,一般用硫酸、硝酸、高氯酸混合酸法消化,消化時一定不要求快,不然處理大量的澱粉類樣品時會發生爆炸。
以無水三氯化鋁作催化劑進行付-克反應,使用迴流水吸收放出的氯化氫.一次,反應完成後進行冷卻,溫度從80度降到40度,由於沒有及時排空,水倒流到物料中,結果物料都沖到天花板上了,好嚇人!想起來就害怕.各位要注意產生負壓的情況。
最近我做合成實驗兩個星期了,照著文獻上做的,可是文獻上在產物後處理上只用了四個字(乙醇沉析)解釋就完了,將業產物從ph14以上和NaCl除去,我只好先做上一次試驗性的實驗了,開始的時候以為只用乙醇就可以了,所以拚命去加乙醇,累死了,浪費了5-6瓶無水乙醇,還是不能把PH值降下來,當然到後來NACL也是不能的了,後來我想了想呀,不是用乙醇沉析嗎,沉就是沉下來的意思,用什麼析呢,當然是無水乙醇了,那得在溶解在什麼溶液當中才能起沉析作用呀?所以我一下想到了,還得不斷地加水然後再加乙醇呀,這樣才能得到最後的結果呀,對可溶性B-環糊精產物在水中有強溶解性在乙醇中馬上會析出來變得很粘,可是再加點乙醇時再攪拌上一會就會不粘了,再攪拌時還會出現一點粘性也沒有的顆粒
4. 糠醛又名是什麼
糠醛,又稱2-呋喃甲醛,其學名為α-呋喃甲醛,是呋喃2位上的氫原子被醛基取代的衍生物。它最初從米糠與稀酸共熱製得,所以叫做糠醛。糠醛是由戊聚糖在酸的作用下水解生成戊糖,再由戊糖脫水環化而成。生產的主要原料為玉米芯等農副產品。合成方法有多種。糠醛是呋喃環系最重要的衍生物,化學性質活潑,可以通過氧化、縮合等反應製取眾多的衍生物,被廣泛應用於合成塑料、醫葯、農葯等工業。
主要用途
糠醛的化學性質活潑,可以通過氧化、縮合等反應製取眾多的衍生物,是一種重要的有機化工產品,廣泛應用於合成塑料、醫葯、農葯等工業。[1]
糠醛是極好的有機溶劑,用於提煉高級潤滑油和柴油;
糠醛的衍生物有很高的附加值,糠醛是生產糠醇原料,糠醛在催化劑條件下加氫還原成糠醇,而糠醇是呋喃樹脂的主要生產原料;
糠醛是非常重要的有機化工中間體,可制備戊二醇、乙醯丙醇、戊二烯以及酮類和甲基四氫呋喃等,由糠醛製得的1,6-己二胺〔H2N-(CH2)6-NH2〕,為製取尼龍66的原料;由糠醛製得的呋喃經電解還原,還可製成丁二醛,後者為生產葯物阿托品的原料。
許多糠醛的衍生物具有很強的殺菌能力。
糠醛可代替甲醛與苯酚在酸或鹼的催化下縮合,製造酚醛樹脂。
5. 丙烯酸的生產方法
1.丙烯腈水解法:丙烯腈先以硫酸水解生成丙烯醯胺的硫酸鹽,再水解生成丙烯酸,副產硫酸氫銨。此法在美國羅姆-哈斯公司得到了很大發展。 第一步水解溫度為90~100℃。向丙烯腈中加入稍稍過量的55%~85%的硫酸,1h後丙烯腈即完全轉化;然後加水進行第 二次水解,並將反應溫度提高到125~135℃;水解產物經減壓蒸餾而得丙烯酸。此法實際上是早期氰乙醇法的發展。由於水解後生成的副產品酸性硫酸銨處理困難,原料丙烯腈的價格較貴,因而影響生產成本;
2.氰乙醇法:該法以氯乙醇和氰化鈉為原料,反應生成氰乙醇,氰乙醇在硫酸存在下於175℃水解生成丙烯酸:若水解反應在甲醇中進行,則生成丙烯酸甲酯;
3. β -丙內酯法:此法原料為乙烯酮,故又稱乙烯酮法,其反應如下:先將乙酸裂解為乙烯酮,然後與無水甲醛反應生成β-丙內酯;用作催化劑在140~180℃、2.5~25MPa下,丙內酯再與熱 的100%磷酸接觸,異構為丙烯酸。用β -丙內酯法生產丙烯酸,產品純度高,收率亦較高,副產物和未反應物料能循環使用,並適於連續生產,但它需用乙酸為原料,特別是由於丙內酯被認為是一種致癌物質,故此法已不在工業上採用;
4.高壓雷佩法:將溶於四氫呋喃中乙炔,在溴化鎳和溴化銅組成的催化劑存在下,與一氧化碳和水反應,製得丙烯酸。此法的特點是:用四氫呋喃為溶劑,可以減少高壓處理乙炔的危險;同時催化劑不用原雷佩法所用的羰基鎳,只需用鎳鹽。將丙烯與空氣及水蒸氣按一定摩爾比混合,在鉬-鉍等復合催化劑存在下,反應溫度310-470℃,常壓氧化製得丙烯醛,收率達90%。再將丙烯醛與空氣及水蒸氣按一定摩爾比混合,在鉬-釩等復合催化劑存在下,反應溫度300-470℃,常壓氧化製得丙烯酸,收率可達98%。此法分一步和兩步法。一步法是丙烯在一個反應器內氧化生成丙烯酸;兩步法是丙烯先在第一反應器內氧化生成丙烯醛,丙烯醛再進入第二反應器氧化生成丙烯酸。兩步法根據反應器結構,又分固定床和流化床法兩種。丙烯酸的工業生產方法中,氰乙醇法,高壓雷佩法已經基本淘汰,以前採用的以乙酸為原料裂解為乙烯酮,然後與無水甲醛反應生成丙內酯,再與熱磷酸接觸異構為丙烯酸。稱烯酮法或β-丙內酯法也基本淘汰,丙烯腈法只有少數老裝置採用。工業上採用的主要是改良雷佩法和丙烯氧化法,而後者更為普通且最有發展前途。專利報道中,還有丙酸為原料的生產方法;
5.丙烯氧化法:丙烯與空氣及水蒸氣按一定摩爾比混合,在鉬鉍系復合催化劑存在下,氧化製得丙烯醛,再將丙烯醛與空氣及水蒸氣按一定摩爾比混合,在鉬-釩-鎢系復合催化劑存在下,氧化製得丙烯酸。此法根據反應器結構,又分固定床法和流化床法兩種。除美國索亥俄法採用流化床外,其他都採用列管式固定床。
① 固定床法。製法是:第一反應器進料丙烯含量為4%~7%,水蒸氣20%~50%,其餘為空氣,空速1300~2600h-1,反應溫度320~340℃,壓力0.1~0.3MPa;第二反應器空速為1800~3600h-1,反應溫度280~300℃,壓力0.1~0.2MPa,丙烯和丙烯醛的轉化率都在95%以上,丙烯酸的選擇性以丙烯計為85%~90%。工藝過程為:使丙烯、水蒸氣與經過預熱的空氣混合後進入第一反應器。丙烯被氧化成丙烯醛。再進入第二反應器反應,得到丙烯酸。第一、第二反應器均為列管式反應 器,用熔鹽作熱載體,從第二反應器出來的反應氣與原料空氣換熱後進入急冷塔,與塔頂加入的水逆向接觸,獲得含量為20%~30%的丙烯酸水溶液。該水溶液進入萃取塔,以乙酸丁酯或二甲苯為萃取劑,使水與丙烯酸分離。富含水的萃取液從萃取塔塔頂出來,進入溶劑回收塔,將萃取劑從塔頂蒸出,送回萃取塔循環使用。塔底排出廢水。萃取塔中的萃余液進入溶劑蒸餾塔。從塔頂蒸出溶劑 (萃取劑) ,送回萃取塔循環使用;塔底得到粗丙烯酸,再經脫去輕組分和重組分後得到丙烯酸產品。丙烯經氣相接觸氧化反應製造丙烯酸過程中,除產物丙烯酸外,還存有微量丙烯醛、乙酸、戊酮酸、蟻酸以及其他醛類雜 質。醛類是丙烯氧化副產物或由於丙烯原料中含有的雜質氧化而生成的,如乙醛、甲醛、苯甲醛、糠醛、丙烯醛等,含有這些副產物的反應氣體,經冷卻、抽提蒸餾後,殘留於丙烯酸產品中。採用常規方法精製的丙烯酸產品中,仍含有約 (50~500) ×10-6的醛物質。為了適應高純丙烯酸需要,北京東方化工廠以該廠聚合級丙烯酸為原料,開發出一種制備高純丙烯酸的方法,使其總醛含量小於5×10-6,達到或超過國外有關文獻報道的數據要求 ( 國外小於10×10-6) 。其實驗方法是:向燒瓶中加入一定量的聚合級丙烯酸,添加試劑DL,在常壓下經10~80℃范圍處理後,再進入填料塔中處理蒸餾,塔釜中溫度為60~80℃,塔頂溫度為50~70℃,真空93.33~99.99KPa,採用補加阻聚劑及氣相阻聚劑方法,可防止丙 烯酸在精餾過程中聚合。用此法收集的蒸餾品即為高純丙烯酸;
② 流化床法。製法是丙烯、空氣、水經過第一沸騰床反應器生成丙烯醛,再進入第二沸騰床反應器生成丙烯酸,然後經噴淋、冷卻、萃取蒸餾,再在減壓塔中脫除乙酸而得丙烯酸。氧化混合物配比為丙烯∶空氣∶水=1∶12∶8(摩爾比) 。第一沸騰床反應器溫度370℃,接觸時間2s;第二沸騰床反應器溫度260℃,接觸時間 2.25s 。丙烯轉化率75%~80%,總收率40%,丙烯酸含量97%,平均含量93%。國內在第一反應器中採用七元組分(鉬-釩-磷-鐵-鈷-鎳-鉀)的催化劑,丙烯氧化制丙烯醛;在第二反應器中採用三元組分(鉬-釩-鎢)的催化劑,丙烯醛氧化制丙烯酸,當丙烯∶空氣∶水=1∶10∶6,接觸時間5.5s,線速度0.6m /s反應溫度:一段為370-390 ℃,二段為270~300℃時,以進料丙烯計,一段丙烯轉化率為78.7%~ 87%,丙烯醛收率為 51.9%~57.2%,二段丙烯轉化率 為79.3%~89.4%,丙烯酸收率為48.3%~49.8%,丙烯酸的空時收率為55~60kg/(m3催化劑·h)。
6. 高效氯氟氰菊酯的制備方法
方法一
2-氯-3,3,3-三氟丙烯基-2『,2』-二甲基環丙羧酸制備
制備過程包括加成、環合、消除、皂化等步驟。以二甲基戊烯酸甲酯為原料,與三氯三氟乙烷、過氧苯甲酸在催化劑存在下,於100℃反應5h;加成產物與特丁醇鈉在四氫呋喃溶劑中於0℃反應2h,完全環合反應;消除反應卻去除一分子氯化氫後形成雙鍵;生成的環丙羧酸酯在鹼性條件下水解得2-氯-3,3,3-三氟丙烯基-2『,2』-二甲基環丙羧酸。
α-氰基間苯氧基苯甲醇的制備
由間苯氧基苯甲醛與氰化鈉作用 由間苯氧基苯甲醛與氰化鈉在酸性條件下反應製得。工藝過程為:0.3g氰化鉀(鈉)和1mL水,攪拌冷卻至-15℃,回間苯氧基苯甲醛0.8g,滴加40%硫酸1mL,攪拌15min,四氯化碳萃取,萃取液經乾燥、脫溶得0.64g (±)α-氰基間苯氧基苯甲醇。由間苯氧基苯甲配合的亞硫酸氫鈉加成物與氰化鈉作用 該法也可先由間苯氧基苯甲醛與亞硫酸氫鈉加成,生成相應的羥基磺酸鈉,然後將3.7kg加成產物加入7.4L二甲基甲醯胺中,攪拌冷卻至5℃,滴加由0.765kg氰化鈉和3.8L水組成的溶液,於10℃攪拌30min。將反應液倒入由水和醋酸乙酯組成的混合液中,攪拌,分離水相,醋酸乙酯抽提,合並有機相,水洗,加0.37kg活性炭和0.37kg硫酸鈉,攪拌,過濾,減壓蒸餾,濃縮至干,得2.7kgα-氰基間苯氧基苯甲醇,收率97%。
氯氟氰菊酯的合成
將相應的環丙羧酸以氯化亞碸為氯化劑,使環丙羧酸形成環丙醯氯,然後在吡啶存在下,與α-氰基間苯氧基苯甲醇合成氯氟氰菊酯。在生產過程中,可以生成16個立體異構體,但所需產品只是一對高效體,因此,選擇合適的工藝條件,採用立體定向合成催化劑及溶劑以提高立體合成的選擇性。
方法二
將計量的水、氟化鈉溶液及催化劑置於反應鍋中,待氰化鈉完全溶解後冷卻,在低溫下加入間苯氧基苯甲醛和氯氟菊醯氯,反應6h,水洗3次,含氰廢水後處理。油層脫溶得淡黃色黏稠狀液體,經入旋化釜,加入溶劑和催化劑,室溫攪拌反應,冷卻,加少許晶種,進行差向異構化反應。析出結晶,過濾,乾燥得產品。
方法三
將功夫酸投入醯氯化釜,滴加氯化亞碸進行醯氯化反應生成功夫醯氯;再經酯化、洗滌和脫溶工序得功夫菊酯AB混合體。最後經異構化、離心分離和脫溶得功夫菊酯濕品,乾燥後即為功夫菊酯原葯成品。