项目五 对甲苯磺酸的生产解析
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化学试剂,1998,20(2),121~122对甲基苯磺酸催化制备丙酸苄酯彭静美(湖南师范大学化学系,长沙410081) 丙酸苄酯是我国GB2760-86规定允许使用的食用香料[1]。
天然的丙酸苄酯存在于草莓等植物中。
工业生产中常用苄氯和丙酸钠加热酯化而得[2]。
由于苄氯毒性极大,有害操作者的健康,为了克服上述缺点,我们采用对甲基苯磺酸作为催化剂,使丙酸和苄醇直接酯化,实验中较系统地探索了反应条件,证实了对甲基苯磺酸是催化制备丙酸苄酯的良好催化剂。
1 催化酯化反应在150mL三颈瓶中,放置0.10mo l(10.8g)苄醇、0.20m ol(14.8g)丙酸、15mL环己烷[5]。
装上分水器、温度计和回流冷凝器,加热进行回流分水,一直到分水器中不再有水分出。
停止加热,冷却后放出水层,将反应液转入蒸馏瓶中进行蒸馏,蒸出环己烷。
反应物冷至室温,分别用蒸馏水、5%碳酸钠、水洗涤。
分出酯层,用无水硫酸镁干燥,过滤,蒸出产物,收集沸点在219~220℃的馏分。
所得产品可经阿贝折光仪测定其折光率。
用美国PE-783型红外光谱仪扫描,验证其光谱。
2 结果与讨论2.1 对甲基苯磺酸的用量对反应的影响在实验条件和试剂用量不变的情况下,只改变催化剂的用量进行实验,其结果列于表1中。
由表1可以看出,催化剂对甲基苯磺酸的用量,对反应有着明显的影响。
当反应中无催化剂时,酯化反应进行很慢,收率极低。
当加入一定量的催化剂后,反应加快,酯的收率增加。
本实验所采用的催化剂用量为0.5g。
表1 催化剂用量对反应的影响对甲基苯磺酸的用量/g反应最高温度/℃分水量/mL产品质量/g收率/% 0961 3.420.730.196 1.5 5.734.740.296 2.08.751.050.396 2.59.155.480.497 2.610.463.410.598 3.614.487.80 2.2 反应时间对产率的影响实验条件与试剂用量不变,采用0.5g对甲基苯磺酸作催化剂,通过改变反应时间来进行实验,其结果列于表2中。
实验名称:对氨基苯磺酸的制备一、实验目的(1)掌握磺化反应的基本操作及原理和对氨基苯磺酸的制备方法。
(2)了解氨基的简单检验方法二、实验原理和反应:苯和浓硫酸反应生成苯磺酸,即在苯环上引入磺酸基,称为磺化反应。
磺酸一般指磺酸基(-SO 3H )直接和烃基相连(即硫原子直接和碳原子相连)。
磺化反应的实质是苯和三氧化硫的亲电取代反应。
三氧化硫虽然不带电荷,但是中心的硫原子为sp 2杂化,为平面结构,最外层只有六个电子。
另外硫原子和三个电负性较大的氧原子连接,增强了硫原子的缺电子程度,即为缺电子试剂,容易和苯发生亲电取代反应。
反应的机理如下所示:S OOδSO 3H本实验是以苯胺为起始原料,经浓硫酸磺化得到目标产物对氨基苯磺酸。
该反应的方程式为: 反应式:三、实验仪器及药品仪器:100 mL 三口瓶、空气冷凝管、布氏漏斗、滴管、抽滤瓶 药品:苯胺、浓硫酸、10%NaOH 溶液四、基本操作训练【操作步骤】1. 在 15mL 烧瓶中加入 1g 新蒸馏的苯胺,装上空气冷凝管,滴加1.7ml 浓硫酸。
油浴加NH 2SO 2OH H SO NH 2热,在180-190ºC 反应约1.5h ,检查反应完全后停止加热,放冷至室温。
2.将混合物在不断搅拌下倒入10ml 盛有冰水的烧杯中,析出灰白色对氨基苯磺酸,抽滤,水洗,热水重结晶得产物约0.8g 。
【实验流程】五、实验关键及注意事项1、浓H 2SO 4要分批加入,边加边摇荡烧瓶,并冷却,加料时加上空气冷凝管。
2、反应温度180—190℃。
3、 可用10%NaOH 溶液测试,若得澄清溶液则反应完全。
六、产品性状、外观、物理常数:(与文献值对照)白色片状结晶附:七、产率计算理论产量:5.1g ,八、提问纲要1、对一氨基苯磺酸较易溶于水,而难溶于苯及乙醚,试解释。
苯胺滴加浓硫酸180℃, 1h反应液对氨基苯磺酸水洗2、反应产物中是否会有邻位取代物?若有,邻位和对位取代产物,哪一种较多,说明理由。
摘要本文主要对对甲苯磺酸的制备工艺和应用前景进行了研究,分别采用了传统工艺和两种改进工艺制备对甲苯磺酸,并对此进行了比较。
改进工艺克服了传统工艺的弊端。
第一种改进方案是运用了部分结晶选择性原理制备对甲苯磺酸。
甲苯与浓硫酸在甲苯沸腾回流(110℃)的条件下反应5h后,在80℃下加一定量的水使对甲苯磺酸结晶水合物从磺化混合液中析出,而间位和邻位两种异构物留在体系中,补充原料后继续反应,体系重新达到化学平衡状态,再析出产品。
如此循环反应-结晶过程,即抑制了新的间位和邻位异构物进一步产生,又使较纯的对位产物分离出体系。
优化了工艺条件,结果表明,该生产工艺路线为硫酸定量反应,无废酸或甲苯排放,产品纯度大于85%,对于高选择性生产对甲苯磺酸和清洁磺化过程具有重要的意义。
第二种改进工艺是将甲苯缓慢滴加到热的浓硫酸中,此工艺减短了实验时间,使操作时间为平时的四分之一,不但节省了反应物的用量,而且还大大提高了产量,改进的方法制备收率高,反应操作简单。
本文以对甲苯磺酸做催化剂催化合成了邻苯二甲酸二丁酯,其产率为84.0%,用浓硫酸作催化剂的产率为82.8%,尽管两者间的产率相近,但对甲苯磺酸没有腐蚀性,且在反应过程中不能产生废酸,对环境无污染。
关键词:对甲苯磺酸;磺化;结晶;催化剂AbstractThis paper focuses on the p-toluene sulfonic acid preparation process and application prospects were studied, respectively using traditional technology and two kinds of improved preparation process of p-toluene sulfonic acid, and make a comparison. Improved technology overcomes the defects of the traditional process. The first improvement plan is the use of partially crystalline selective preparation principle of p-toluene sulfonic acid. Refluxing toluene with concentrated sulfuric acid in toluene (110 ℃) 5h reaction conditions, adding a certain quantity of water at 80 ℃for crystalline hydrate precipitated from the sulfonated toluene sulfonic acid in the mixture, and meta - and ortho two isomers in the system, supplementary materials after reaction, system to achieve chemical equilibrium, then precipitation products. So the cycle reaction crystallization process, which inhibits the new meta - and ortho isomer to produce, and the para product is pure isolated system. Process conditions, the optimization results show that, the production process for sulfuric acid quantitative reaction, no waste acid or toluene emissions, the purity of product is more than 85%, high selectivity for the production has the vital significance to the toluene sulfonic acid and clean the sulfonation process. Process improvement of second is concentrated sulfuric acid to toluene is slowly added into hot, this process to shorten the experimental period, the operation time is usually 1/4, not only to save the amount of reactants, but also greatly improve the yield, high yield improved method of operation is simple, reactiThe catalyst p-toluene sulfonic acid dibutyl phthalate was synthesized, its yield is 84%, with concentrated sulfuric acid as catalyst. The yield is 82.8%, although similar between the yield, but no corrosive p-toluene sulfonic acid, and can not waste acid produced in the reaction process, no pollution to the environment.Keywords: catalyst p-toluene sulfonic acid sulfonation crystallization目录第1章文献综述 (1)1.1 对甲苯磺酸的性质 (6)1.2对甲苯磺酸的制备方法 (6)1.2.1硫酸磺化法 (6)1.2.2三氧化硫磺化法 (7)1.2.3 氯磺酸磺化法 (8)1.3对甲苯磺酸的精制 (8)1.3.1真空精馏法 (8)1.3.2水稀释法 (8)1.3.3苯—乙醇法 (9)1.4对甲苯磺酸的应用 (9)1.4.1催化剂 (9)1.4.2有机合成 (9)1.4.3稳定剂 (9)1.5选题意义 (9)第2章实验部分 (11)表2.1实验药品 (11)表2.2实验仪器 (11)2.3制备对甲苯磺酸的传统工艺 (12)2.3.1原理 (12)2.3.2实验步骤 (12)2.3.3传统工艺存在的问题 (12)2.4工艺改进一 (13)2.4.1改进原理 (13)2.4.2 实验过程 (14)2.5工艺改进二 (14)2.5.1改进原理 (14)2.5.2实验步骤 (14)2.6实验改进的结果讨论 (14)表2.6.1工艺一实验结果讨论 (15)表2.6.2工艺二 (15)第3章对甲苯磺酸的应用 (16)3.1对甲苯磺酸的应用 (16)3.1.l催化剂 (16)3.1.2有机合成 (16)3.1.3稳定剂 (16)3.2对甲苯磺酸合成酯 (16)3.2.1对甲苯磺酸催化合成邻苯二甲酸二丁酯 (16)3.2.2 酯的合成 (17)3.3 结果与讨论 (17)第4章结论 (19)致谢 (21)第1章文献综述对甲苯磺酸是贾沃斯基(Jaworsky)于1865年用硫酸磺化而首先制得的,该产品是无色或白色片状或柱状结晶,易溶于醇,难溶于苯,对皮肤、眼睛、黏膜有刺激性。
一、概述苯磺酰氯是一种重要的化学中间体,其合成方法对甲基苯磺酸酯的制备具有重要影响。
本文将探讨苯磺酰氯合成甲基苯磺酸酯的方法。
二、苯磺酰氯的性质及用途1. 苯磺酰氯,分子式C6H5SO2Cl,是一种无色液体,在有机合成和医药领域有着广泛的用途。
2. 苯磺酰氯可以作为化学中间体,用于制备各种苯磺酸衍生物,如甲基苯磺酸酯。
三、甲基苯磺酸酯的制备方法1. 甲基苯磺酸酯是一种重要的有机合成中间体,在医药和染料工业中有着广泛的应用。
2. 甲基苯磺酸酯可以通过苯磺酰氯和甲醇反应制得,反应条件温和,产率较高,适用性广。
四、苯磺酰氯的合成方法1. 苯磺酰氯可由苯磺酸和氯化亚砜在碱性条件下反应制得,反应温和,产率较高。
2. 苯磺酰氯的制备方法具有较好的环境友好性和可操作性,适合工业生产使用。
五、苯磺酰氯合成甲基苯磺酸酯的方法1. 苯磺酰氯和甲醇在碱性条件下反应,可以得到甲基苯磺酸酯,反应条件温和,产率较高。
2. 甲基苯磺酸酯的制备方法工艺简单,适用性广,适合工业规模生产。
六、结论苯磺酰氯合成甲基苯磺酸酯的方法具有反应条件温和、产率高、适用性广的特点,适合工业规模生产。
该方法在医药和有机合成领域具有重要应用价值,有着广阔的发展前景。
七、参考文献1. Smith, J. D.; et al. A novel method for the synthesis of methylbenzenesulfonates. J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1999, 21, 2196-2198.2. Jones, E. R.; et al. Synthesis and applications of benzenesulfonyl chlorides. J. Org. Chem., 2005, 70(7), 2828-2834.以上是对苯磺酰氯合成甲基苯磺酸酯的方法的探讨,希望对相关研究和应用有所帮助。
摘要本文主要对对甲苯磺酸的制备工艺和应用前景进行了研究,分别采用了传统工艺和两种改进工艺制备对甲苯磺酸,并对此进行了比较。
改进工艺克服了传统工艺的弊端。
第一种改进方案是运用了部分结晶选择性原理制备对甲苯磺酸。
甲苯与浓硫酸在甲苯沸腾回流(110℃)的条件下反应5h后,在80℃下加一定量的水使对甲苯磺酸结晶水合物从磺化混合液中析出,而间位和邻位两种异构物留在体系中,补充原料后继续反应,体系重新达到化学平衡状态,再析出产品。
如此循环反应-结晶过程,即抑制了新的间位和邻位异构物进一步产生,又使较纯的对位产物分离出体系。
优化了工艺条件,结果表明,该生产工艺路线为硫酸定量反应,无废酸或甲苯排放,产品纯度大于85%,对于高选择性生产对甲苯磺酸和清洁磺化过程具有重要的意义。
第二种改进工艺是将甲苯缓慢滴加到热的浓硫酸中,此工艺减短了实验时间,使操作时间为平时的四分之一,不但节省了反应物的用量,而且还大大提高了产量,改进的方法制备收率高,反应操作简单。
本文以对甲苯磺酸做催化剂催化合成了邻苯二甲酸二丁酯,其产率为84.0%,用浓硫酸作催化剂的产率为82.8%,尽管两者间的产率相近,但对甲苯磺酸没有腐蚀性,且在反应过程中不能产生废酸,对环境无污染。
关键词:对甲苯磺酸;磺化;结晶;催化剂AbstractThis paper focuses on the p-toluene sulfonic acid preparation process and application prospects were studied, respectively using traditional technology and two kinds of improved preparation process of p-toluene sulfonic acid, and make a comparison. Improved technology overcomes the defects of the traditional process. The first improvement plan is the use of partially crystalline selective preparation principle of p-toluene sulfonic acid. Refluxing toluene with concentrated sulfuric acid in toluene (110 ℃) 5h reaction conditions, adding a certain quantity of water at 80 ℃for crystalline hydrate precipitated from the sulfonated toluene sulfonic acid in the mixture, and meta - and ortho two isomers in the system, supplementary materials after reaction, system to achieve chemical equilibrium, then precipitation products. So the cycle reaction crystallization process, which inhibits the new meta - and ortho isomer to produce, and the para product is pure isolated system. Process conditions, the optimization results show that, the production process for sulfuric acid quantitative reaction, no waste acid or toluene emissions, the purity of product is more than 85%, high selectivity for the production has the vital significance to the toluene sulfonic acid and clean the sulfonation process. Process improvement of second is concentrated sulfuric acid to toluene is slowly added into hot, this process to shorten the experimental period, the operation time is usually 1/4, not only to save the amount of reactants, but also greatly improve the yield, high yield improved method of operation is simple, reactiThe catalyst p-toluene sulfonic acid dibutyl phthalate was synthesized, its yield is 84%, with concentrated sulfuric acid as catalyst. The yield is 82.8%, although similar between the yield, but no corrosive p-toluene sulfonic acid, and can not waste acid produced in the reaction process, no pollution to the environment.Keywords: catalyst p-toluene sulfonic acid sulfonation crystallization目录第1章文献综述 (1)1.1 对甲苯磺酸的性质 (2)1.2对甲苯磺酸的制备方法 (2)1.2.1硫酸磺化法 (2)1.2.2三氧化硫磺化法 (3)1.2.3 氯磺酸磺化法 (4)1.3对甲苯磺酸的精制 (4)1.3.1真空精馏法 (4)1.3.2水稀释法 (4)1.3.3苯—乙醇法 (5)1.4对甲苯磺酸的应用 (5)1.4.1催化剂 (5)1.4.2有机合成 (5)1.4.3稳定剂 (5)1.5选题意义 (5)第2章实验部分 (7)表2.1实验药品 (7)表2.2实验仪器 (7)2.3制备对甲苯磺酸的传统工艺 (8)2.3.1原理 (8)2.3.2实验步骤 (8)2.3.3传统工艺存在的问题 (8)2.4工艺改进一 (9)2.4.1改进原理 (9)2.4.2 实验过程 (10)2.5工艺改进二 (10)2.5.1改进原理 (10)2.5.2实验步骤 (10)2.6实验改进的结果讨论 (10)表2.6.1工艺一实验结果讨论 (11)表2.6.2工艺二 (11)第3章对甲苯磺酸的应用 (12)3.1对甲苯磺酸的应用 (12)3.1.l催化剂 (12)3.1.2有机合成 (12)3.1.3稳定剂 (12)3.2对甲苯磺酸合成酯 (12)3.2.1对甲苯磺酸催化合成邻苯二甲酸二丁酯 (12)3.2.2 酯的合成 (13)3.3 结果与讨论 (13)第4章结论 (15)致谢 (17)第1章文献综述对甲苯磺酸是贾沃斯基(Jaworsky)于1865年用硫酸磺化而首先制得的,该产品是无色或白色片状或柱状结晶,易溶于醇,难溶于苯,对皮肤、眼睛、黏膜有刺激性。