均苯三甲酸,又称为1,3,5-苯三甲酸,是一种重要的化工原料。它具有针状或棱形结晶的形态,并且可以制成水基凝胶,能够稳定至95°C。
均苯三甲酸是一种平面分子,其中只有三个苯羧酸分子位于同一平面。当均苯三甲酸从水中结晶出来时,会形成具有单维空通道的氢键结合的水合网格。
均苯三甲酸广泛应用于医药中间体、塑料、人造纤维、水溶性烷基树脂、增塑剂、杀菌剂、防霉剂和交联剂等领域。此外,它还是专用聚合物和树脂的中间体。
通过CN107501043A提供的方法,可以将均苯三甲酸合成为均苯三甲醛。具体步骤如下:
1. 将均苯三甲酸溶于甲醇中,并加入催化剂,进行回流反应20~24小时。然后,通过减压蒸馏去除溶剂,将剩余物加入有机溶剂中,使其恰好溶解,并调节pH值至中性。随后,将有机相分离并减压蒸馏去除溶剂,最后进行真空干燥,得到均苯三甲酸甲酯。
2. 将均苯三甲酸甲酯溶于无水四氢呋喃中,并在氮气保护下缓慢滴加到四氢铝锂的无水四氢呋喃混合液中。反应温度为20-70℃,搅拌时间为10-24小时。反应结束后,用水小心淬灭,然后进行抽滤、洗涤滤饼,减压蒸馏滤液,最后进行真空干燥,得到均三苄醇。
3. 在氯铬酸吡啶盐和硅藻土的混合物中加入二氯甲烷,并充分搅拌后加入均三苄醇。反应温度为20-35℃,反应时间为10~12小时。反应结束后,加入少量乙醚进行搅拌1小时,然后依次经过硅藻土床和柱层析硅胶床进行抽滤、洗涤、收集滤液,减压蒸馏,重结晶,最后进行抽滤和真空干燥,得到终产物均苯三甲醛。
均苯三甲酸即1,3,5-苯三甲酸,英文名:1,3,5-Benzenetricarboxylic acid。均苯三甲酸为针状或棱形结晶,是一种重要的化工原料,用作医药中间体,也广泛应用于塑料,人造纤维,水溶性烷基树脂,增塑剂,杀菌剂,防霉剂和交联剂等,还是专用聚合物和树脂的中间体。
均苯三甲酸是新兴的重要化工原料,针对其制备方法国内外研究较多,但都不理想。目前均苯三甲酸的合成通常采用3种方法:均三甲苯高锰酸钾氧化法、均三甲苯硝酸氧化法和均三甲苯液相氧气氧化法。其中,高锰酸钾氧化法反应过程中产生了大量的废水,废渣,后处理困难,且转化率低,提纯较复杂;硝酸法原料成本高,对目标产物的选择性差,产品精制难度大,严重污染环境且生产过程危险性大;氧气氧化法采用冰醋酸作溶剂,由于均三甲苯活性强,反应过程中产生大量的焦油,成本高,分离与提纯困难。
本发明的目的在于提供一种均苯三甲酸的制备方法,所述的制备方法以3,5-二甲基苯甲酸为起始原料进行制备均苯三甲酸,不仅降低了成本,还有效降低了生产过程中焦油的产生,减少了对环境的污染。
为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:
一种均苯三甲酸的制备方法,通过液相氧化法在催化体系的作用下氧化3,5-二甲基苯甲酸生成均苯三甲酸。
现有技术中通常使用均三甲苯用来制备均苯三甲酸,与均三甲苯相比,本发明提供的3,5-二甲基苯甲酸在工艺流程中产生的焦油更少,不仅降低了污染,而且更方便产物的纯化。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1)、3,5-二甲基苯甲酸市场上容易获得;在反应过程中,产生的焦油物质含量更少,更利于环保及产品的纯化。
2)、循环使用母液,提高了各原料的利用率,并可提高产率。
向1000mL设置有机械搅拌装置、通氧玻璃管、恒压滴液漏斗、温度计以及回流冷凝管的反应瓶内投入100g 3,5-二甲基苯甲酸、680g冰醋酸、8g醋酸钴、3g溴化钾、3g醋酸锆以及1g三乙醇胺,升温至75℃,开氧气1L/min,直至回流,保持回流状态下通氧反应6小时,取样检测原料小于0.5%为反应终点,冷却过滤得粗品和母液,粗品待精制,母液经活性炭吸附后套用。
向上批母液中加入10g活性炭,升温至80℃~90℃保温吸附1小时,随后冷却至60℃进行过滤,称重做下批套用。向1000ml反应瓶内加入100g 3,5-二甲基苯甲酸;母液测水份,若不够则补补醋酐补足到醋酸680g,补加0.8g醋酸钴、0.3g溴化钾、0.3g醋酸锆以及0.1g三乙醇胺,反应操作同正批。以后反应均按上述母液套用的方法进行,投料比例不变。
粗品的精制:向5000ml烧杯内加入2500ml水,前面批量粗品,加液碱调pH=8,并升温至85℃,加入5g活性炭搅拌脱色35min,过滤,滤液升温至95℃用10%稀硫酸进行酸析,调pH=1,冷却至12℃,过滤烘干得成品。
均苯三甲酸是一种有机合成中间体,具有广泛的应用领域。它可以用作医药中间体,制备杀菌剂、防霉剂、增塑剂和交联剂等。此外,它对塑料、人造纤维、水溶性烷基树脂和增塑剂等的生产也具有重要意义。在高尖端新领域,均苯三甲酸可用于制造高分子分离膜、医药中间体等。它还在稀土金属离子的分离提纯、抗癌药物、植物生长调节剂、杀菌剂、防腐剂和气相色谱柱固定等领域有应用。
制备均苯三甲酸的方法是将七水合钼酸铵溶解于双氧水和水杨酸溶液中,配置成钼的溶液。然后按一定的物质比例加入硝酸镧水溶液和硝酸镉溶液,混合后调节pH值。最后加入三乙醇胺,沉淀晶化并经过焙烧得到催化剂。
在反应器中,通过控制温度、气体摩尔比和空速等条件,可以实现均苯三甲酸的高效转化和产物选择性。
另一种制备均苯三甲酸的方法是将均三甲苯、多金属氧酸盐和碳酸钠等物质投入到反应试管中,在一定的温度和压力条件下进行反应。通过萃取和柱层析分离等步骤,可以得到纯净的均苯三甲酸。
[1] [中国发明] CN201910019530.3 一种在氧化气氛中加入水蒸汽提高有效产物选择性的方法
[2] [中国发明] CN201810191991.4 一种Anderson型杂多酸催化氧化制备均苯三甲酸的方法
1,3,5-苯三甲酰氯(TMC)是聚酰胺类反渗透膜、纳滤膜制备中常用的单体,具有广阔的应用前景。然而,以均苯三甲酸与氯化亚砜反应制备1,3,5-苯三甲酰氯会导致产品变黄并释放大量二氧化硫,处理困难。
本文采用三光气和均苯三甲酸为原料,在复合催化剂的作用下,通过常温反应制备1,3,5-苯三甲酰氯,收率达到88%。相比氯化亚砜,三光气具有白色、稳定的固态结晶,可溶于多种有机溶剂,具有高活性、反应条件温和、廉价易得、操作安全等优点,使得合成工艺更加简单可靠。反应产生的气体主要是二氧化碳和氯化氢,相对于氯化亚砜更易处理。
在氮气气氛下,将178g三光气、500mL四氢呋喃和42g均苯三甲酸放入1L四颈瓶中,冰浴搅拌至5℃以下,滴加催化剂溶液{「n(咪唑)/(三乙胺)=1/3,共4.5g溶于60mL四氢呋喃},1小时内滴完。去除冰浴,继续在室温下反应至均相,减压旋转蒸发除去溶剂,得到淡黄色液体55g,经减压蒸馏得到无色液体,再进行冷却结晶。产品的熔点为32.5~33.6℃。
图1 1,3,5-苯三甲酰氯的红外光谱图
通过三光气与均苯三甲酸的常温反应成功制备了1,3,5-苯三甲酰氯,并得出以下结论:
(1)在常温下,单一催化剂(如NN二田基田酰胺、吡啶、咪唑、三乙胺)无法使反应完全进行,收率低于30%;而采用复合催化剂(如吡啶N,N二甲基甲酰胺、咪唑/三乙胺等)在常温下能够实现完全反应,收率均大于60%。
(2)溶剂的类型对反应速度有较大影响,溶剂的溶度参数与1,3,5-苯三甲酰氯的溶度参数相差越小,反应速度越快。
(3)当反应底物的n(三光气)/n(均苯三甲酸)为1.2时,无法得到产品;随着n(三光气)/n(均苯三甲酸)的增大,收率增加;当n(三光气)/n(均苯三甲酸)>3时,对产品收率的影响不大。
[1]Patent: EP1364941 A1, 2003 ;
胺类的N-甲酰化反应在合成化学中扮演着重要的角色,因为它提供了合成多样甲酰胺类化合物的直接途径。甲酰基团广泛存在于天然产物和药物分子中。然而,现有的甲酰化试剂存在一些问题,如生成污染性气体、易吸水和潮解等缺点,以及反应时间过长等局限性。
本文介绍了两种制备甲基甲酰苯胺的方法。
首先,将ZrOCl2.8H2O和均苯三甲酸溶解于乙醇和去离子水的混合溶液中,制备氧氯化锆和均苯三甲酸的溶液。然后,将两种溶液混合并在超声功率下进行反应,最后经过晶化、离心分离和真空干燥,得到粉末MOF-808(Zr)材料。
接下来,将MOF-808(Zr)2溶解于乙醇中,制备分散液A2。同时,将RuCl3溶解于乙醇-水混合液中,制备金属前驱体溶液B2。将B2液滴加到A2液中,经过超声处理和过滤,最后真空干燥,得到4.65wt%Ru/MOF-808(Zr)固体催化剂。
最后,在釜式高压反应器中加入N-甲基苯胺和制备的催化剂,然后加入CO2和H2混合气体,在一定温度下反应一段时间。反应结束后,通过色谱分析确定产物的转化率和选择性。
将N-甲基苯胺、溴代二氟乙酸乙酯、醋酸亚铜、X-phos和碳酸铯溶解于DMF溶剂中,进行反应。反应结束后,通过旋蒸和层析等步骤,最终得到甲基甲酰苯胺。
[1] CN201910616373.4一种具有CUS的MOF-808(Zr)组装纳米金属催化剂、制备及应用
[2] CN201810720447.4一种以溴代二氟乙酸乙酯为甲酰化试剂制备出的N-芳基甲酰胺
甲基丙烯酸铜是一种有机中间体,可以通过甲基丙烯酸与碳酸铜的反应一步制备得到。
甲基丙烯酸铜可以通过将碳酸铜与甲基丙烯酸在二氯甲烷中混合,并在室温下放置至少2天,然后通过过滤和真空蒸发溶剂得到固体形式的甲基丙烯酸铜单体。使用FT-IR光谱仪和UV/vis分光光度法验证单体的合成。
甲基丙烯酸铜可以用于构建金属-有机骨架材料(Metal-Organic Frameworks,MOFs),这是一类基于有机配体和金属离子通过自组装形成的新型多孔晶态材料。其中,以铜为金属节点,均苯三甲酸为有机配体形成的经典MOF HKUST-1具有较大的比表面积和简单的合成方法,但其水稳定性较差。
一种原位聚合法可以制备共聚物/HKUST-1杂化材料,其中甲基丙烯酸铜单体提供金属离子,与均苯三甲酸和苯乙烯单体在常温下发生配位化学过程自组装构筑经典多孔金属-有机骨架材料。这种杂化材料不仅提高了HKUST-1的稳定性,还集聚合物与金属-有机骨架材料的功能于一体,具有广泛的应用价值。
另外,甲基丙烯酸铜还可以用于制备原位聚合补强高导热橡胶基复合材料。通过将部分甲基丙烯酸铜与橡胶发生接枝反应引入离子交联结构,形成纳米聚盐粒子,再通过还原纳米聚铜盐粒子形成纳米铜粒子。这种材料具有良好的导热性能,可广泛应用于需要散热和传热的领域。
[1] [中国发明] CN201810246114.2 一种原位聚合制备共聚物/HKUST-1杂化材料的方法
[2] CN201510835121.2一种原位聚合补强高导热橡胶基复合材料及其制备方法
[3] From Industrial & Engineering Chemistry Research, 48(12), 5679-5685; 2009
三苯基氧膦是一种有机磷化合物,具有四面体结构和碱性氧原子。由于其分子骨架的刚性和氧原子的碱性,三苯基氧膦可以用于结晶其他难以结晶的化合物,尤其对于酸性物质如酚具有很好的效果。
三苯基氧膦常见于有机反应副产物中,如Witting反应、Staudinger反应和光延反应等。它可以与许多金属原子配合,形成配合物,如四面体型的NiCl2(OPPh3)2。此外,三苯基氧膦还常用作有机合成中间体、医药中间体、催化剂和萃取剂。
三苯基氧膦一般通过三苯基膦的氧化反应得到。
2PPh3+O2→2Ph3PO
Ph3PO可用于合成有机膦配体,如三环己基膦。三环己基膦是重要的催化剂配体之一,具有较好的电子效应和空间位阻效应。通过催化加氢反应,可以从三苯基氧膦合成三环己基氧膦,然后再还原为三环己基膦。
Ph3PO可用作相转移催化剂,例如在均苯三甲酸和氯化亚砜反应中起到催化作用。
三苯基氧膦是一种无卤阻燃剂,可用于PC/ABS、EVA、纺织布料、聚乙烯等材料的阻燃。它可以与其他阻燃材料复配,形成阻燃效果优异的阻燃剂,也可添加在易燃材料中进行阻燃改性。
Ph3PO易于与金属配合,可用于制备有机磷配位金属催化剂。例如,钴/氧化磷催化剂体系可用于从混合辛烯和合成气制备异壬醛。
[1] Etter M C, Baures P W. Triphenylphosphine oxide as a crystallization aid[J]. Journal of the American Chemical Society, 1988, 110(2): 639-640.
[2] 杨振强,李江涛,王福玲,一种生产三环己基膦的方法,CN 201210072957,申请日2012-03-20
[3] 薛居强,杨德耀,张泰铭,均苯三甲酰氯的制备方法,CN 201310647097,申请日2013-12-04
[4] 武军,张杰,张召举,一种高透明度无卤阻燃材料,CN 201610762250,申请日2016-08-30
[5] 贺德华,魏岚,董国利,从混合辛烯和合成气制造异壬醛的方法,CN 200410062259,申请日2004-07-02
乙酸双氧铀是一种放射性化学试剂,用于染色或有机合成等应用。然而,目前实验室自配乙酸双氧铀染色液存在一些不利现状,如高成本、试剂浪费和安全隐患等。为了解决这些问题,我们需要寻找一种高效制备乙酸双氧铀染色液的方法。
乙酸双氧铀的应用非常广泛,以下是一些例子:
1)用于海南橡胶树叶片组织的超薄切片制备。该方法包括植物叶片的浸渍、固定、脱水、浸透、包埋、修块、超薄切片和染色等步骤。
2)用于电镜超薄切片的真空染色。该方法将切片的铜网装载在染色硅胶板上,进行乙酸双氧铀染色和柠檬酸铅染色。
3)制备二维金属铀氧簇配合物。该方法通过将乙酸双氧铀和均苯三甲酸与水和无水乙醇溶液反应,得到二维金属铀氧簇配合物。
[1] CN201010197627.2电镜实验用饱和乙酸双氧铀染色液的制备方法
[2] CN201811176738.8针对海南橡胶树叶片组织的超薄切片的制备方法
[3] CN201910644850.8一种用于超薄切片的植物组织整体染色法
[4] CN201611088499.1二维金属铀氧簇配合物及其合成方法
丙炔酸是一种不饱和有机酸,通常通过丁炔二酸加热制备。当暴露在阳光下时,会转化为均苯三甲酸。
丙炔酸是一种无色粘稠液体,可与水、乙醇、乙醚和氯仿混溶,并具有类似乙酸的气味。
丙炔酸具有炔烃和羧酸的双重特性,可进行氧化、还原、酯化、环化以及生成盐和酰氯等反应。
丙炔醇加入丙酮中,然后加入三氧化铬的硫酸溶液进行合成。
乙炔钠和二氧化碳在3.55-7.09MPa和90℃以下反应生成丙炔酸。
还有一种合成方法,请参考下图:
丙炔酸主要用于有机合成,制备丙酸等有机酸,以及制造抗病毒药物碘苷。
丙炔酸对环境有危害,会污染空气和海洋。在大气中会形成酸雨,pH值可能低于5,给动植物造成严重危害。例如,溶解土壤中的金属,流入海洋影响鱼类的成长和繁殖。水质酸化还会导致湖泊和河流中鱼类减少或死亡。
暴露于空气中会刺激粘膜、上呼吸道、眼睛和皮肤。
吸入后,丙炔酸会引起可咽喉和支气管的痉挛、炎症、水肿、化学性肺炎或肺水肿,甚至导致死亡。
接触后会感到烧灼,可能出现咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐等症状。
丙炔酸具有腐蚀性和刺激性,易燃且有毒,接触会导致灼伤。