环戊醇制备工艺的研究

4.6 环戊酮的制备一、实验目的１．学习用己二酸脱羧制备环戊酮的原理和方法。

２．学习盐浴的使用方法及反应过程中的蒸馏操作。

二、实验原理实验室中常用的脂肪酮是通过相应的仲醇氧化制备得到的。

最常用的氧化剂有重铬酸钾（钠）与浓硫酸的混合物、三氧化铬的冰醋酸溶液等。

环状的酮还可以通过二元酸的脱水、脱羧反应制备。

如己二酸和庚二酸受热时既脱水又脱羧可分别得到环戊酮和环己酮。

本实验采用二元酸的脱水、脱羧反应制备环戊酮：三、实验用品５０ｍｌ、１００ｍｌ圆底烧瓶各１只，蒸馏头１只，尾接管１只，直形冷凝管１根，５０ｍｌ锥形瓶２只，２００℃温度计１支。

己二酸（Ｃ．Ｐ），氢氧化钡（Ｃ．Ｐ），碳酸钾（Ｃ．Ｐ），无水碳酸钾（Ｃ．Ｐ）。

四、实验步骤将２２ｇ（约０．１５ｍｏｌ）的己二酸粉末与２ｇ氢氧化钡在研钵中混合均匀后置于１００ｍｌ圆底烧瓶中，装配蒸馏装置，把温度计插入圆底烧瓶中（温度计末端距瓶底约０．５ｃｍ），５０ｍｌ的锥形瓶置于冰水浴中接收馏出物。

用熔融的盐浴［１］小心加热进行脱羧反应。

维持反应温度在２８５～２９５℃之间［２］，带有水和少量己二酸的环戊酮慢慢蒸出，直至瓶内仅有少量残渣为止。

在馏出液中加入适量Ｋ２ＣＯ３粉末，振摇锥形瓶，直至水层饱和。

将其移至分液漏斗中，静置后分去水层，有机层置于５０ｍｌ干燥的锥形瓶中，用无水Ｋ２ＣＯ３干燥过夜。

将干燥后的粗产品滤入５０ｍｌ圆底烧瓶中，用石棉网加热蒸馏，收集１２８～１３１℃的馏分。

称量，计算产率。

纯环戊酮的ｂ．ｐ为１３０．６℃，ｎD２０为１．４３６６。

注释［１］盐浴由等量的硝酸钾和硝酸钠混合而成，将混合盐置于蒸发皿中。

使用时应倍加小心，勿使熔融的盐触及皮肤。

［２］若温度过高，未作用的己二酸将被大量蒸出。

思考题1.除用二元酸脱羧的方法外，还有什么方法可用于制备环戊酮？写出反应方程式。

2.为什么馏出液要先用Ｋ２ＣＯ３饱和后再进行分离？。

度 影响最大的是 ２，２．二 甲基丁 烷，对环戊烷 产品的再次提纯， 低 ， 且 相 对 较 轻 。 正 己 烷 、 ２一甲基 戊 烷 、３．甲基 戊 烷 组 分 常
主要 是分离产 品中的２，２．二 甲基丁烷 。环戊烷和 ２，２一二 甲 压 沸 点 为 ６０．２７～６８．７４℃ ， 高 于 环 戊 烷 ／２，２一二 甲 基 丁 烷 分 离
馏方 法不 能将二 者分 离，只能 考虑共 沸精馏 或者 萃取精 馏 的 游 混合戊 烷精馏 分离 装置原料 波动 对环戊 烷 ，２，２．二 甲基丁
方 法 。
烷 体系的影响 。然后再进 行萃取精馏脱 除２，２．二 甲基丁 ，达
２ 环 戊 烷 产 品分 离再 提 纯 方 法 分 析
到 提 纯 效果 。
能达 到市 场要 求。因此 ，加强 高纯度 环戊烷 提纯 工艺技 术研 热稳定 性和化 学稳 定性 ；⑤ 萃取剂 与原 料 的互 溶度要 小 ；⑥
究 具 有 重 要 意 义 。
萃 取剂应易于 回收和再利用 。经过筛选 ，适用于环戊烷 ／２，２．
１ 环 戊 烷 产 品 的 组成
二 甲基丁烷分离体 系的萃取剂有 Ｎ．甲基吡咯烷酮 、二 甲基 甲
（Ｄａｑｉｎｇ Ｏｉｌ Ｆｉｅｌｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．１ｉｇｈｔ ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ ｂｒａｎｃｈ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａ１．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ａｇｅｎｔ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ａ ｎ ｄ ｐｕｒｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａ ｎ ｅ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｈａｓ ｓｏｍ ｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｉｇｎｉｆ ｉｃａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｙｃｌｏｐｅｎｍｎｅ；ｅｘｔｒａｃｔｉｖｅ ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ；ｐｕｒｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ

戊二醛制备工艺的关键技术研究黄勇（中国石化上海石油化工股份有限公司，上海200540）摘　要：对环戊烯选择性氧化制备戊二醛的工艺进行了研究，进行了高性能负载型催化剂的制备和性能评价，对影响反应过程的主要因素进行了考察，并通过反应进程的分析以及工艺条件的优化，确定了较为适宜的氧化工艺条件。

实验表明，采用三段氧化工艺，在W（叔丁醇）∶W（环戊烯）=6、W（过氧化氢）∶W（环戊烯）=3、反应温度为35 ~ 37℃、反应时间24 h左右的条件下，环戊烯的转化率为100%，戊二醛的收率在85%以上。

关键词：环戊烯；戊二醛；氧化反应；负载型催化剂中图分类号：TQ 215 文献标识码：A 文章编号：2095-817X（2020）05-001-009戊二醛（GA）是一种极为重要的化工原料，因其具有优良的固化、胶联蛋白质的功能，被誉为第三代化学灭菌剂，同时它还是优良的鞣革剂，组织固化剂、蛋白质胶联剂和高效杀菌消毒剂[1-3]。

目前广泛应用于石油开采、医疗卫生、生物化学、蛋白质交联剂、皮革柔软剂、生物酶和细胞的固化、食品和化妆品的防腐、微胶囊固化、电子显象管的坚膜剂以及有机合成等方面。

其中，作为杀菌剂和皮革柔软剂的用量最大，国内市场基本依赖进口。

戊二醛合成方法主要有吡喃法（丙烯醛法）、吡啶法、多元醇氧化法、戊二酸法、环戊烯法等[4-8]，其中吡啶法因其原料消耗大、成本高、污染大、产品质量差而被淘汰；戊二醇氧化法虽然反应路线短，但其氧化深度不易控制、收率低、原料短缺且生产成本高，实现工业化的可能性也并不大；吡喃法[9-11]所用原料丙烯醛价格昂贵，而且丙烯醛和乙烯基乙醚沸点低，运输不便。

因此以环戊烯为原料，通过选择性氧化制备戊二醛受到青睐，该法具有原料丰富，反应条件易实现等优点。

环戊烯氧化制备戊二醛的催化过程主要包括均相和非均相催化。

从已报道[12-14]的催化反应体系结果来看，以钨基非均相（多相）催化剂效果最佳（戊二醛收率往往超过50%）。

反-1,2-环戊二甲酸是一种重要的有机化合物，常被用于合成光引发剂和聚酯树脂等。

其合成工艺的研究对于降低成本、提高产率、改善产品质量具有重要意义。

本文将对反-1,2-环戊二甲酸的合成工艺进行研究，探讨其合成途径、反应条件和反应机理，旨在为该化合物的工业化生产提供技术支持。

一、合成途径1.1 以环戊二醇为原料，通过氧化反应合成反-1,2-环戊二甲酸。

这一途径是当前工业上普遍采用的方法，其反应过程经历多步氧化反应，需要进行控制反应条件和操控反应产物的选择性。

通过对该合成途径的优化，可以提高产物的纯度和产率。

1.2 以其他化合物为原料，通过环戊二酮的反应合成反-1,2-环戊二甲酸。

这种途径具有较高的原料利用率和较少的污染物排放，是近年来得到研究和开发的新颖方法。

然而，该方法的反应条件和反应机理仍需进一步深入研究。

二、反应条件2.1 温度反-1,2-环戊二甲酸的合成反应受温度影响较大，过高或过低的温度均可能影响反应的进行和产物的选择性。

通过对反应温度的控制和调节，可以提高反应的效率和产物的纯度。

2.2 压力在一些特定的合成途径中，反应压力对反应速率和产物选择性有一定影响。

需要合理选择反应压力，以保证反应的进行和产物的稳定性。

2.3 催化剂许多合成途径中需要添加催化剂，以提高反应速率和选择性。

目前常用的催化剂包括过渡金属和有机配体，通过对催化剂种类和用量的合理选择，可以改善反应的效率和产物的纯度。

三、反应机理反-1,2-环戊二甲酸的合成反应涉及复杂的分子变换和中间体的形成，其反应机理仍需要进一步探讨和研究。

通过对反应中间体的结构和稳定性的分析，可以揭示反应过程中的关键步骤和限速步骤，为反应条件的优化提供理论依据。

四、结论总体来看，反-1,2-环戊二甲酸的合成工艺研究涉及多个方面的内容，包括合成途径、反应条件和反应机理等。

通过对这些方面的深入研究，可以为该化合物的工业化生产提供技术支持，推动相关领域的发展。