丙酮醛合成工藝
摘 要:總結(jié)了目前生產(chǎn)丙酮醛的幾種常見方法违帆,并進(jìn)行了比較浙巫,對丙二醇法和丙酮法進(jìn)行了比較詳細(xì)的介紹。
關(guān)鍵詞:丙酮醛刷后;丙二醇狈醉;丙酮;丙三醇惠险;羥基丙酮苗傅;催化氧化
丙酮醛是一種黃綠色的液體紧寺,有辛辣氣味,由于含有相鄰兩個(gè)羰基而具有獨(dú)特的反應(yīng)性能靶疟,是一種重要的合成中間體虾脆,可用于合成藥物中間體如4-甲基咪唑,另外還可用于生物化學(xué)和有機(jī)合成脂桂,可通過氣化反應(yīng)得到用途廣泛的乳酸压伸。
合成丙酮醛的方法有很多,現(xiàn)按原料路線港驶,將幾種主要的合成方法概述如下:
1 丙酮法
1.1 工業(yè)生產(chǎn)中常用以下反應(yīng)制備丙酮醛:
O ONOH
║ H+ ║║
CH3CCH3+C2H5ONO——→CH3CCH+C2H5OH
ONOH OO
║║ H+ ║║
CH3CCH+H2O——→CH3CCH+NH2OH
這種方法制備的產(chǎn)物中常含有丙酮醛肟鳞乏、丙酮羥胺。
還有人以NaNO2為氧化劑氧化丙酮滨靴,采用連續(xù)操作或一勺燴的方法绝绊,用丙酮經(jīng)硝化生成異亞硝基丙酮溶液,再加乙腈巴疾、亞氯酸鈉溶液反應(yīng)制得丙酮醛收斑,此工藝產(chǎn)品雜質(zhì)少,效率高玲躯,成本低据德,反應(yīng)工序簡單易行,易控制跷车,適合大型工業(yè)化生產(chǎn)棘利。
1.2 也有人曾經(jīng)以丙酮為原料,經(jīng)溴代朽缴、氧化而得到丙酮醛善玫。
O O O
║ Br2/P ║ DMSO ║
CH3CCH3————→CH3CCH2Br————→CH3CCHO
KClO3 O2
有人做過實(shí)驗(yàn)證明,丙酮溴代時(shí)不铆,加入適量KClO3蝌焚,可提高丙酮溴代的幾率,這種方法所得的丙酮醛產(chǎn)率為59.6%誓斥。
1.3 有日本專利報(bào)道用SeO2液相氧化丙酮制丙酮醛只洒,可得86.8%的產(chǎn)品,但此專利必須在水溶液中進(jìn)行劳坑,若無水則只得60%的產(chǎn)品毕谴。
2 丙二醇法
2.1 液相氧化法
用氧化劑如K2Cr2O7等氧化1,2-丙二醇制丙酮醛距芬,例如用K2Cr2O7氧化霉尊,反應(yīng)物料比為n (K2Cr2O7) : n (H2SO4) : n (醇)=1 : 4 : (1.5~2.5),反應(yīng)在60~70℃下以水為溶劑,邊加料邊反應(yīng)邊蒸餾督赡,產(chǎn)率為50%哭逻,該方法產(chǎn)品產(chǎn)率低,產(chǎn)物復(fù)雜磷可,不值得提倡躬筐。
2.2 氣固相催化氧化
此制備方法產(chǎn)物質(zhì)量好,收率高荸刁,近年來得到廣泛應(yīng)用帅忌。這種工藝關(guān)鍵在于催化劑開發(fā),可分為Cu—P催化劑和Ag催化劑态措,又由于Cu—P催化劑制備丙酮醛產(chǎn)品含量低此幕,故多采用Ag催化劑。
(1)負(fù)載銀催化劑
早期就有人將0.5~100 μm厚的銀負(fù)載于比表面低于10 m2·g-1的無機(jī)粉末或細(xì)絲上桑抱,或鍍銀的網(wǎng)狀金屬或合金在400~600℃下氧化丙二醇签缸,也有人將含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%Ag負(fù)載SiO2上于520℃下氧化丙二醇,丙酮醛選擇性達(dá)60%~65%藏澳。
單純將Ag負(fù)載于載體上仁锯,效果并不十分理想耀找,人們通過研究翔悠,發(fā)現(xiàn)γ-Al2O3是較好的催化劑載體,而用Zn野芒、Ba蓄愁、P、K等元素對負(fù)載銀催化劑進(jìn)行改性狞悲,發(fā)現(xiàn)Zn效果最佳撮抓,且這些改性組分間存在協(xié)同效應(yīng),由此制得丙酮醛選擇性最高可達(dá)90%摇锋。
也有人將烘干的NaY型分子篩傾人銀氨溶液中丹拯,攪拌均勻,注入甲醛水溶液荸恕,50℃恒溫1 h乖酬,水洗抽濾120℃烘干,500℃焙燒2 h制得分子篩銀催化劑洪洪,活性較高先俐,丙二醇轉(zhuǎn)化率為97%。
而玻璃微珠銀催化劑也具有較高的活性极谚,丙二醇轉(zhuǎn)化率達(dá)97%以上坷字,丙酮醛選擇性在67%以上,若對此催化劑進(jìn)行改性疲些,制備的摻磷玻璃微珠銀催化劑通肋,丙二醇轉(zhuǎn)化率為98%贮猛,丙酮醛選擇性為69%。
(2)電結(jié)晶銀催化劑
用過濾金屬改性的電結(jié)晶銀催化劑活性較好璃蓬,原料轉(zhuǎn)化率大于98%锣猜,產(chǎn)物收率高達(dá)72%,另外復(fù)旦大學(xué)采用銀催化修飾方法匈歼,以含Zr俊伯、Zn、P飞校、K的化合物為修飾劑制成的催化劑對丙二醇的轉(zhuǎn)化率近100%阅酪,丙酮醛選擇性75%,且催化劑制備方法簡單方便汁针,再生容易术辐。
(3)其它催化劑
有人以Mo加上V、Ag施无、Fe辉词、W、Sn猾骡、Zn堿金屬或堿土金屬中至少一種構(gòu)成的催化劑瑞躺,對丙二醇的轉(zhuǎn)化率為98.7%,丙酮醛選擇性為63%兴想。
3 丙三醇催化脫氫法
這里所用的催化劑為V—Ag催化劑幢哨,產(chǎn)物收率為72%,選擇性為55%嫂便,另外也有人用V捞镰、Mo、Cu毙替、Ag岸售、Sn、Pb弯枢、Sb玖远、Bi、Fe中至少一種化合物作催化劑逊参,氧氣氧化丙三醇歧晕,例如用15mL硅鋁鹽催化劑中含銀為5%、釩5%洪铣,380℃下氧化2 h捕导,可得96.8m/mol產(chǎn)物,選擇性為81%。
4 羥基丙酮?dú)庀啻呋趸?/p>
以H3Pmo12O40/沸石作催化劑孔选,產(chǎn)物產(chǎn)率可達(dá)76.8%掘写,還可用FePO4或Fe3(P2O7)作催化劑(P/Fe=1.05時(shí)最佳),產(chǎn)物收率可達(dá)88%厨鸣,轉(zhuǎn)化率96%碘父,選擇性91%。但羥基丙酮不易得到续誉,故此方法未工業(yè)化莱没。
5 總結(jié)
以上為常見的幾種制備丙酮醛的方法,當(dāng)然酷鸦,除此之外饰躲,還有其它方法,如1臼隔,3-二羥基丙酮催化脫氫嘹裂,CH3=C(OEt)一CHO與HCl在20~24℃下反應(yīng),CH2=CH(OMe)2臭氧分解摔握,AcNHCH2COMe與含溴化合物在18~20℃下HCl中反應(yīng)寄狼。
總之,丙酮醛用途廣泛氨淌,合成方法也很多泊愧,但綜合考慮成本、收率宁舰、環(huán)境各個(gè)方面拼卵,丙二醇空氣氧化的前景最為廣闊奢浑。
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