二羥甲基丁酸的制備工藝.pdf

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1、第29卷第6期北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.29,No.62002年JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFCHEMICALTECHNOLOGY20022,22二羥甲基丁酸的制備工藝?yán)罡脑剖芳t月張佳欣劉沂玲薛傳薪(北京化工大學(xué)理學(xué)院,北京100029)摘要:甲醛和丁醛在堿性催化劑的存在下,進(jìn)行羥醛縮合反應(yīng),制備2,22二羥甲基丁醛。以過氧化氫為氧化劑,通過氧化、結(jié)晶,得到2,22二羥甲基丁酸晶體。用紅外光譜(IR)和核磁共振(NMR)證明了該化合物的結(jié)構(gòu)。研究了反應(yīng)條件(例如原料摩爾比、反應(yīng)溫度、分散劑及反應(yīng)時(shí)間)對(duì)反應(yīng)產(chǎn)率的影響。關(guān)鍵詞:2,22二羥甲基丁醛

2、;2,22二羥甲基丁酸;縮合;氧化+中圖分類號(hào):O621136對(duì)水溶性涂料及水溶性聚氨酯、聚酯、環(huán)氧樹脂恒溫反應(yīng)6h,減壓蒸餾得到2,22二羥甲基丁醛。等的環(huán)保要求,發(fā)達(dá)國(guó)家已有立法,我國(guó)“十五”計(jì)劃1132,22二羥甲基丁酸的制備中也將其列為發(fā)展的重點(diǎn)。2,22二羥甲基丁酸可使加適量分散劑于1mol2,22二羥甲基丁醛中,分上述聚合物質(zhì)獲得強(qiáng)親水性,使其在工藝過程中操散劑體積是2,22二羥甲基丁醛的3倍,開始攪拌加作性能優(yōu)良,反應(yīng)速度快,可望取代現(xiàn)用的2,22二熱至70℃,緩慢滴加112mol的雙氧水溶液,滴加完[1]羥甲基丙酸而成為新一代綠色環(huán)保用品。目前畢繼續(xù)反應(yīng)

3、8h,減壓蒸餾濃縮反應(yīng)液,經(jīng)冷卻、過有關(guān)2,22二羥甲基丁酸合成的研究報(bào)道很少,全球?yàn)V、干燥、重結(jié)晶,得到2,22二羥甲基丁酸白色晶也只有日本化成公司獨(dú)家生產(chǎn)。由于國(guó)際上最新的體。合成技術(shù)中尚存在催化劑選擇性與反應(yīng)性差、工藝[2～4]2結(jié)果與討論路線復(fù)雜、能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題,不符合從源頭有效減少污染的綠色化學(xué)設(shè)計(jì)思想,造成2,22二羥甲基丁酸合成化學(xué)反應(yīng)式如下:了產(chǎn)品成本昂貴的現(xiàn)狀,也限制了這種環(huán)保材料的催化劑CH3CH2CH2CHO+2HCHOAldol推廣使用。本文旨在突破上述瓶頸難題,找到一種[O]大大降低原料成本及能耗、減少環(huán)境污染、工藝路線CH3CH2

4、C(CH2OH)2CHO簡(jiǎn)單的生產(chǎn)途徑。CH3CH2C(CH2OH)2COOH211縮合反應(yīng)1實(shí)驗(yàn)部分21111甲醛與丁醛摩爾比對(duì)縮合反應(yīng)的影響(表1)111試劑與儀器表1甲醛/丁醛摩爾比對(duì)2,22二羥甲基丁醛收率的影響丁醛,工業(yè)級(jí);3710%～4010%甲醛,30%雙氧Table1Effectofmolarratioofformaldehydetobutyraldehyde水,氫氧化鈉,碳酸鈉,均為分析純,市售。onyieldof2,22dimethylolbutyraldehyde美國(guó)Nicolet210FTIR儀;ar×400核磁共振n(甲醛)/n(丁醛)收率/%

5、儀;減壓蒸餾整套裝置。210∶1107216[2～4]1122,22二羥甲基丁醛的制備211∶1107813在裝有攪拌器、滴液漏斗、溫度計(jì)、回流冷凝器212∶1108518的四口燒瓶中,依次加入1mol甲醛和212mol丁213∶1107114214∶1106613醛,攪拌加熱至40℃,開始緩慢滴加催化劑水溶液,注∶收率相對(duì)于使用的丁醛質(zhì)量而言,下同。收稿日期:2002203220表1表明,當(dāng)甲醛/丁醛的摩爾比為210∶110～基金項(xiàng)目:山東勝利油田石油管理局科技開發(fā)中心資助項(xiàng)目212∶110時(shí),產(chǎn)率逐漸增加,當(dāng)甲醛/丁醛摩爾比超第一作者:女,1974年生,碩士生過21

6、2∶110時(shí),收率反而下降,這可能是由于甲醛過·84·北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)2002年多,會(huì)導(dǎo)致康尼扎洛等副反應(yīng)發(fā)生。表4水的加入量對(duì)2,22二羥甲基丁酸收率的影響21112反應(yīng)溫度對(duì)縮合反應(yīng)的影響(表2)Table4Effectofvolumeratioofwaterto2,22dimethylolbu2tyraldehydeonyieldof2,22dimethylolbutyricacid表2反應(yīng)溫度對(duì)2,22二羥甲基丁醛收率的影響V(水)/V(2,22二羥甲基丁醛)收率/%Table2Effectofreactiontemperatureonyieldof2,222∶

7、16614dimethylolbutyraldehyde3∶17612T/℃收率/%4∶168194078135∶16810458810507910易與醛分子形成氫鍵,改變了2,22二羥甲基丁醛的557010聚集態(tài),使其以分子狀態(tài)存在,有利于親核反應(yīng)的進(jìn)表2表明,反應(yīng)溫度較低時(shí),反應(yīng)速度較慢,且行。另外2,22二羥甲基丁醛的氧化反應(yīng)是一個(gè)放收率較低,當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到45℃,收率較高,當(dāng)溫度熱反應(yīng),反應(yīng)時(shí)加入適當(dāng)量的水進(jìn)行稀釋可以擴(kuò)大繼續(xù)上升時(shí),收率有所下降。這是因?yàn)榭s合反應(yīng)為散熱效果,防止溫度過高,從而減少副反應(yīng)的發(fā)生。放熱反應(yīng),降低溫度有