间苯二酚的化学名称为1,3-苯二酚,属于一种应用比较广泛的有机中间体。目前,主要通过苯磺化碱熔法与间二异丙苯氧化法等方法对间苯二酚进行工业化生产,上述方法通常都在高压状态下完成,本文则在常压状态下通过催化水解反应工艺对合成间苯二酚的工艺进行了实验。
间氨基苯酚(98%)、乙醇(99%)、亚硝酸盐(98%)、硫酸(40%)、尿素(98%)、MIBK(99%)。
首先,将0.375mol的硫酸(15%)倒入容量500m L的四口瓶,边搅拌边假如0.25mol间氨基苯酚至其温度达到40℃,溶解完成后将温度降到1℃到5℃后待用。其次,将0.32mol亚硝酸盐、1.84mol水、0.32mol乙醇倒入250m L烧瓶中进行搅拌,并将0.16mol硫酸(40%)缓缓滴入其中,生成亚硝酸乙酯。第三,将0.93mol硫酸铜水溶液(30%)与2mol MIBK倒入2000m L的烧瓶中,至其温度升至85℃至88℃,滴加重氮液,将该温度下的溶液保持2小时至3小时,再把温度降到40℃至50℃之间,然后静置待其分出油层与水层。水层置于冰水中4小时待其结晶,将硫酸铜晶体过滤出来,使用0.5mol MIBK对滤液实施萃取分层。萃取油层与反映油层合并处理,萃取水层加入活性炭进行脱色,浓缩后作为硫酸铜水溶液使用。第四,萃取油层倒入250m L四口烧瓶内,搅拌使其升温至汽温状态下100℃至120℃,或者釜温状态下110℃至130℃,予以常压脱溶。再连续滴加萃取油层,釜温升至200℃时进行降温。在氮气的作用下,将真空度保持在7.5至8.0千帕之间,温度保持在汽温状态下157℃至206℃,或者釜温状态下198℃至299℃,实施除焦程序,将除焦馏分收集起来。在真空度压力不变的状态下,使用0.5米玻璃填料精馏柱,温度保持在汽温状态下187℃至194℃,或者釜温状态下200℃至300℃,得到的主馏分就是间苯二酚。
300g重氮液,500g质量分数不同的硫酸液,200g MIBK,温度保持在85℃至88℃之间,反映3小时后对硫酸铜的质量分数影响反应收率情况进行分析,发现其质量分数在30%的状态下收率为85%,但是随着质量分数的提高收率并未显著增加,质量分数下降则收率显著下降,这表明硫酸铜质量分数为30%时催化作用最佳。
300g重氮液,200g MIBK,硫酸铜溶液(30%),温度保持在85℃至88℃之间,反映3小时后对底物量影响反应收率情况进行分析,发现底物量减少则收率随之下降,因此底物量选择500g,硫酸铜与间氨基苯酚的最佳比例为3.75比1。
290g重氮液,500g水解底物,硫酸铜溶液(30%),温度保持在85℃至88℃之间,反映3小时后对萃取剂量影响反应收率的情况进行分析,发现萃取剂用量为200g时效果最佳,萃取剂与间氨基苯酚的最佳比例为8比1。
290g重氮液,500g水解底物,硫酸铜溶液(30%),200g MIBK,保温时间3小时后对水解温度影响反应收率的情况进行分析,可以看出当温度处于85℃至88℃之间的状态下保温3小时收率能够达到85%,温度降低收率则会随之下降。
萃余水层首先对MIBK进行回收,再利用活性炭进行脱色处理,温度保持在室温即可,12小时后将结晶后的硫酸铜回收。将回收后的硫酸铜应用于下一批反应,如果硫酸铜不足则要进行补加,其回收结果见表1。
结果表明,随着硫酸铜循环利用次数的增加,收率并没有明显变化,催化剂回收率高于90%,表明催化剂回收比较容易,利用这种方式能够有效生产成本。
运用硫酸铜催化水解工艺合成间二苯酚,最终实验表明采用290g重氮液(内含0.25mol间氨基苯酚),硫酸铜溶液(30%)作为催化剂,硫酸铜与间氨基苯酚的最佳比例为3.75比1,萃取剂MIBK用量为200g,萃取剂与间氨基苯酚的最佳比例为8比1,温度保持在85℃至88℃3小时,水解收率能够超过85%。催化剂硫酸铜的回收率超过90%,且套用4批后收率依然稳定。
摘要：在本文中的实验中,将内含间氨基苯酚的重氮液作为原料,利用催化水解反应合成间苯二酚。研究分析了水解反映工艺的相关参数与催化剂的回收利用情况,使反应收率超过了85%。催化剂能够连续4批进行套用,收率保持稳定。
关键词：催化水解,间苯二酚,分析
[1] 崔建新.间苯二甲酸合成间苯二酚研究[D].天津理工大学,2007.
[2] 王小三.两亲型杯芳烃合成及其对Zn O微纳结构调控研究[D].扬州大学,2016.
[3] 李付刚,白雪松,李文骁.间苯二胺催化水解制间氨基苯酚[J].染料与染色,2013,02:36-40.
