己内酰胺是一种环状酰胺,含有6个碳原子、1个氮原子、1个氧原子和1个氢原子,共11个原子。它是聚酰胺尼龙6的单体。通过在少量水存在下加热,环的酰胺部分发生开环然后链状之间互相结合,发生开环聚合,得到高分子化合物尼龙6。这种开环聚合法是由日本企业东丽在1941年开发的,与美国杜邦的传统方法不同。
尼龙6具有轻且柔软、弹性强的特点,特别适用于合成纤维,如长筒袜。含有尼龙纤维的长筒袜具有独特的光泽。尼龙在通常使用的时候表现出很不错的强度,但容易被锋利的岩石表面切断,因此不适用作为登山绳索。尼龙6只是众多尼龙种类中的一种,根据原料的不同,还有其他品种,如PA9、PA9T、PA11等。
己内酰胺的工业合成方法有几条不同的路线。其中,一种主流方法是在紫外线照射下,将环己烷与氯亚硝酸反应,或者将环己烷酮与羟胺反应,然后在浓硫酸作用下发生贝克曼重排。这些方法中使用氨作为浓硫酸的中和剂,会产生大量的硫酸铵副产物。然而,这个缺点在21世纪后被解决了。
另一种由住友化学开发的新工业合成方法,分为两步进行。第一步是由环己烷酮生成环己酮肟,第二步是由环己酮肟生成己内酰胺。在第一步反应中,使用由钛与硅氧化物形成的MFI结构的沸石作为催化剂。该反应以钛为催化剂,由氨与过氧化氢在体系中生成羟胺进行反应。第二步是新生产法的关键,使用由高纯度氧化硅组成的MFI结构沸石作为催化剂,该沸石几乎不含铝等其他元素。反应在350℃下,在甲醇蒸气和氨的添加下进行,中和浓硫酸不会产生硫酸铵。由于贝克曼重排通常需要严苛的酸性条件,因此在温和条件下能够将环己酮肟转化为己内酰胺是不常见的。此外,根据理论计算,与硅原子相邻的氢氧基是反应活性的关键。MFI结构是已知的100多种沸石结构之一。
1.“Some aspects of the vapor phase Beckmann rearrangement for the production of ε -caprolactam over high silica MFI zeolites.” Hiroshi Ichihashi et al. Catal. Today2002 DOI: 10.1016/S0920-5861(01)00514-4
2.“Theoretical study on vapour phase Beckmann rearrangement of cyclohexanone oxime over a high silica MFI zeolite.” Masaya Ishida et al. Catal. Today 2003 DOI: 10.1016/j.cattod.2003.10.021
3.住友化学の新しいε-カプロラクタム製造技術 (http://www.sumitomo-chem.co.jp/rd/report/theses/2001-2.html#report_title1)
4.Zeolite Framework Types (http://izasc-mirror.la.asu.edu/fmi/xsl/IZA-SC/ft.xsl)
硫酸氢铵,又称为铵酸、硫酸铵酸,是一种无机化合物。它由铵离子和硫酸根离子组成的盐类,化学式为NH4HSO4。硫酸氢铵在化学、制药、化肥等领域广泛应用。本文将介绍硫酸氢铵的化学合成、性质及应用。
一、化学合成
硫酸氢铵可以通过硫酸和氨水反应制备而成。具体反应方程式如下:
H2SO4 + NH4OH → NH4HSO4 + H2O
在该反应中,硫酸与氨水发生酸碱反应,生成硫酸氢铵和水。该反应需要在恒温、恒压条件下进行,通常在反应釜中进行。反应完成后,硫酸氢铵可以通过过滤、蒸发、结晶等步骤得到纯品。
二、性质
硫酸氢铵是一种无色、无味的晶体,可溶于水,在水中呈酸性。硫酸氢铵的密度为1.78 g/cm3,熔点为172°C,沸点为235°C。硫酸氢铵在空气中易潮解,受热时分解放出氨气和二氧化硫气体。硫酸氢铵具有很强的吸湿性,可以吸收空气中的水分。
三、应用
硫酸氢铵在化学、制药、化肥等领域有广泛的应用。
1. 化学领域
硫酸氢铵可以用作化学试剂,用于制备其他化合物,例如硫酸铵、氨基酸等。此外,硫酸氢铵还可以用于表面活性剂、染料、磷酸盐等的生产。
2. 制药领域
硫酸氢铵可以用于制造药品,例如抗生素、维生素、药用酸等。硫酸氢铵在制药领域中的应用主要是作为中间体,用于合成其他化合物。
3. 化肥领域
硫酸氢铵是一种重要的氮、磷、硫复合肥料,可以用于作物的施肥。硫酸氢铵可以提供植物所需的氮、磷、硫元素,促进作物的生长发育。此外,硫酸氢铵还可以用于土壤修复,改善土壤结构,提高土壤肥力。
四、安全注意事项
硫酸氢铵是一种腐蚀性物质,会对皮肤、眼睛、呼吸系统等造成刺激和损伤。在使用硫酸氢铵时,应戴上防护手套、口罩、护目镜等防护措施。在处理硫酸氢铵时,应注意防止其与其他化学品发生反应,避免产生危险性气体。
总之,硫酸氢铵是一种重要的化学品,具有广泛的应用价值。在使用硫酸氢铵时,应注意安全,正确处理和储存。同时,需要加强研究和开发,进一步提高硫酸氢铵的利用价值。