二甘醇酸,又称Diglycolic acid,是一种白色结晶固体,具有一定的水溶性和酸性。作为羧酸类衍生物,它在有机合成和医药化学中间体中有广泛的应用。
二甘醇酸的酸性主要来自于其结构中的羧基单元。这个羧基单元可以与胺类或醇类化合物发生缩合反应,生成酰胺或酯类衍生物。在还原剂硼烷的作用下,它还可以转变为二醇类化合物。在碱性条件下,二甘醇酸可以释放出可溶于水的羧酸负离子,从而与过渡金属发生络合反应。它还可以作为有机配体参与催化有机转化反应,调控反应速率和选择性。
图1 二甘醇酸的脱水缩合反应
将二甘醇酸和草酰氯溶解在干燥的甲苯中,加入新鲜蒸馏的N,N-二甲基甲酰胺,用氩气吹扫反应容器,搅拌反应3小时。反应结束后,倾去甲苯溶液,过滤反应混合物,浓缩滤液并加入乙醚研磨,得到晶型产物。
二甘醇酸在有机合成和医药化学中间体中有重要的应用。在浓硫酸催化下,它可以与醇类化合物发生缩合反应,形成二酯类衍生物。此外,在脱水剂存在下,它还可以发生环化反应,得到环状酸酐类化合物。
[1] Kantin, Grigory; et al Tetrahedron Letters (2017), 58(32), 3160-3163.
二甘醇主要来自于环氧乙烷水合生产乙二醇的副产物,产量约为10%。近年来,随着国内大型生产装置的相继建成,乙二醇的生产能力已高达100万吨/年,其中副产物二甘醇约10万吨/年。因此,开发二甘醇的下游产品是一项极具经济价值和市场潜力的项目。由二甘醇合成的二甘醇酸是一种重要的精细化工原料,其用途广泛。二甘醇酸二酯类化合物是聚氯乙烯的优良增塑剂、二甘醇酸的钠盐是优良的洗涤剂。由二甘醇酸、二甘醇、苯乙烯等合成的不饱和聚酯树脂可用于制作玻璃钢制品、电绝缘品、胶黏带和原子灰产品,具有良好的性能和使用效果。此外二甘醇酸还可用作植物的助长剂等.
目前,二甘醇酸产品均需依赖于进口,主要生产国集中在美国、德国等发达国家,国内研究仍处于开发试验阶段。二甘醇酸的制备方法主要有硝酸氧化法、空气氧化法和电化学法。前两种工艺以硝酸作氧化剂或以贵金属铂为催化剂、空气作氧化剂,将二甘醇氧化成二甘醇酸,水溶液经浓缩提纯,得到二甘醇酸产品。这些方法选择性差、产品收率低、生产成本高且对环境污染严重。相比于前者,电化学法以氧化镍电极作为电催化剂,在鲅性水溶液中将醇类化合物经电氧化反应制得转化率相当高的羧酸,既能节约资源和能源,又有利于保护生态环境,是一种绿色化学合成技术.
1、电极的制备与活化
取高纯镍(1cm2或30cm2)为工作电极,以等面积的不锈钢为对电极,该电极体系依次用稀硝酸、去离子水冲洗干净后浸入活化液中,通过电极极性转换技术将镍电极进行活化处理,首先以镍电极为阳极,不锈钢为阴极进行阳极极化,电流密度为25mA?cm-1,活化温度为25℃,极化10s后,转换电极的极性,以相同的电流阴极极化2s,反复上述操作10min,最后以镍电极为阳极,不锈钢为阴极进行阳极极化5min,将活化后的电极浸入2mol?L-1 NaOH溶液中待用。活化前后镍电极的表面形貌采用S114000型扫描探针显微镱(AFM)观察.
2、电化学测试
电化学测试在CHI660B电化学工作站(CHI,USA) 中进行,采用三电极电解池,工作电极为经活化处理的镍电极(1cm2),对电极为大面积不锈钢,参比电极为饱和甘汞电极(SCE),电解液为2mol?L-1NaOH溶液,实验温度为(25±1)℃。在进行电化学测试前,首先在电解液中通人高纯N2 30min,以驱除电解液中的溶解气体杂质.
3、恒电流电解实验
电解实验在100ml带搅拌装置的无隔膜电解槽进行,工作电极为活化后的镍电极(30cm2),对电极为不锈钢,电解液组成为2mol?L-1NaOH+0.3mol?L-1二甘醇溶液,通人的直流电流为0.1~0.6A,反应温度为20~60℃,通入理论电录的1.1倍时停止电解。电解结束后,取出电解液用50ml乙酸乙酯萃取,分液获得水相,加如少量盐酸调节pH值约为2,用旋转蒸发仪进行分离,旋蒸后的固体用无水乙醇萃取,萃取后将溶液过滤,取滤液旋干获得二甘醇酸粗产品.
[1]赵峰鸣,李姗姗,朱英红,等. 活性氧化镍电极电催化合成二甘醇酸[J]. 化工学报,2008,59(z1):88-92. DOI:10.3321/j.issn:0438-1157.2008.z1.020.
2,5–FDCA是一种常温下为白色粉状固体的呋喃二甲酸,具有广泛的应用。目前已报道了多种制备2,5–FDCA的方法。
图1 FDCA的结构式
根据文献报道,制备2,5–FDCA的方法主要有六种:①以5–羟甲基糠醛为原料制备;②以糠醛/糠酸为原料制备;③以呋喃为原料制备;④以己糖二酸为原料制备;⑤以果糖/葡萄糖为原料制备;⑥以二甘醇酸为原料制备。
糠醛可以通过氧化得到糠酸。制备2,5–FDCA的关键在于引入特征基团,并将其转化为—COOH基团。
一种方法是使用纳米CuO作为催化剂,在KOH水溶液中将糠醛氧化为糠酸钾,然后经过真空干燥。接着,在CO2气氛下,使用锌盐催化糠酸钾进行Henkel反应,生成呋喃二甲酸二钾盐和呋喃。最后,对呋喃二甲酸二钾盐进行酸化处理,得到2,5–FDCA。
研究表明,适宜的催化剂种类和反应温度是提高2,5–FDCA产率的关键因素。
除了Henkel反应,还可以通过溴化和羰基化的方法制备2,5–FDCA。首先,使用CCl4与醋酸为混合溶剂,在适当的温度下,将溴素逐次加入糠酸中。然后,使用双二亚苄基丙酮钯与三苯基膦磺酸钠构成的水溶性配合物作为催化剂,在CO氛围中进行羰基化反应。最后,对产物进行酸化处理,得到2,5–FDCA。
硫代二乙酸是一种广泛应用于化工、轻工、制药、石油开采、选矿等行业的重要化工原料和化学中间体。目前,国内外的工业化生产方法有多种,但这些方法要么不是高压下合成,要么工艺操作复杂,要么需要金属还原剂,这些都会带来环境污染和原料成本增加的问题。
图1 硫代二乙酸的合成路线[2]
在1L四颈玻璃烧瓶中,加入氯乙酸、巯基乙酸和水,并使用水浴保持温度。然后,滴加氢氧化钠水溶液和硫酸,进行中和处理。中和后,提取硫代二甘醇酸,并通过高效液相色谱法分析。最后,浓缩有机层,得到纯度为91%的硫代二乙酸。
硫代二乙酸是一种同时包含琉基和羧酸基的有机物,可用于多种化学反应,如加成反应、消去反应、环化反应等。它广泛应用于合成聚氯乙烯稳定剂、钻井酸化处理、油田工业中的腐蚀抑制、医药品、农用化学品和染料的制造、烫发制品、纺织品染色、皮革处理等领域。
[1] 丁为民.硫代二乙酸合成方法的研究[J].化学工程师,2005(07):7-8.DOI:10.16247/j.cnki.23-1171/tq.2005.07.003.
[2] Hashizume, Tomohiro; Ono, Mitsuru. Preparation of dimethyl thiodiglycolate from chloroacetic acid, and thioglycolic acid and/or sodium sulfide. Japan, JP2008303173 A 2008-12-18.
1-二十二烷基硫醇是一种醇类有机物,具有广泛的应用领域,尤其在医药合成中间体方面具有重要作用。
1-二十二烷基硫醇的应用非常广泛,以下是一些典型的应用举例:
1)制备一种金银表面防氧化防变色保护剂。该保护剂的配方包括防变色剂、成膜剂、醇醚溶剂、乳化剂、阳离子杀菌剂、羧酸型去氧化剂、缓蚀剂、抗氧化剂、光亮剂和水等成分。其中,防变色剂是一种含硫醇基团的化合物,可以选择使用正十二硫醇、叔十二硫醇、十四硫醇、十六硫醇、十八烷基硫醇、1-二十二烷基硫醇、硫代二甘醇或硫代二甘醇聚氧乙烯醚等。
2)用于一种FCC汽油选择性加氢脱硫催化剂的硫化。在开工硫化过程中,可以选择在FCC汽油选择性加氢脱硫催化剂中添加含有选择性脱硫效果助剂。这些助剂可以是钠、钾、镁、钙、铁、铜、锌、锆等金属中的一种或几种,也可以是含氮有机化合物如尿素、乙二胺、乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺四乙酸中的一种或几种,或者是含硫有机化合物如二甲基二硫、巯基乙酸、巯基丙酸、二甲基亚砜、1-二十二烷基硫醇中的一种或几种,还可以是含氧有机化合物如草酸、丙二酸、酒石酸、柠檬酸、乙二醇、丙三醇、四甘醇、聚乙二醇、葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖中的一种或几种。
[1] CN201910563375.1一种金银表面防氧化防变色保护剂及其制备方法和应用
[2] CN201210408382.2 一种FCC汽油选择性加氢脱硫催化剂的硫化方法