浅谈环戊酮的合成方法

2022-11-29

一、环戊酮的定义

在化工生产的过程中, 有一种非常重要的中间产物为环戊酮, 其原料主要源于二氢茉莉酮酸甲酯, 是一种新型的香料, 并且在电子行业中可以作为溶剂进行使用, 在目前的技术工艺上, 环戊酮的生产已经有了明确的技术方案, 但是通过不同的技术工艺生产出来的环戊酮在纯度上以及在反应效率上存在一定的差异。因此对其中的生产工艺进行评价无疑是非常重要的。

二、环戊酮的制备

1. 实验原理

在实验室中, 环戊酮经常采用脂肪酮和相应的仲醇通过相应的氧化进行指的, 当然常见的氧化剂为重铬酸盐和浓硫酸进行混合, 另外在溶液中常常会加入三氧化铬以及冰醋酸。

2. 实验用品

烧瓶2个, 分别为50毫升以及100毫升的容量, 反应的支架, 另外温度计用于精致温度, 锥形瓶。除了以上的基本装备以外, 反应的原料需要提前进行准备, 主要包括己二酸, 氢氧化钡, 碳素钾以及污水碳酸钾。

3. 实验步骤

实验中, 准确称取22g的己二酸的粉末和2g的氢氧化钡在研磨中准备的进行混合, 随后将混合物倒入到容量为100毫升的圆底烧瓶中, 放入已经准备好的蒸馏装置中, 这个过程需要使用温度计控制整个反应的温度, 将50m L的锥形瓶对蒸馏出来的产物进行回收, 使用盐浴对整个反应进行脱羧, 对整个反应温度需要进行准确的控制, 反应温度应该维持在285摄氏度到295摄氏度之间。在环戊酮中含有少量的己二酸, 然后将蒸馏出来的液体中加入一定量的碳酸钾, 直到整个液体处于饱和状态, 这个时候看到液体中有少量的白色粉末出现。将液体转移到分页漏洞中, 取出水层, 将有机层放入到50毫升的锥形瓶中, 使用碳酸钾进行干燥, 并过夜, 将干燥后的产物放入到50m L的圆底烧瓶中, 采用石棉网进行加热蒸馏, 严格控制蒸馏的温度在128摄氏度, 称量, 并计算最终的产率。

三、环戊酮的合成方法

目前环戊酮的主要生产方法依然还是采用己二酸的热分解防范, 基本流程和上述的实验方法类似, 均采用和氢氧化钡混合, 然后采用加热以及蒸馏等工工序, 这样的生产效率可以达到75%以上。根据程欣等的实验, 己二酸放入到具有高沸点的溶液中, 讲将整个高温的混融合的物质放入到内部装有催化剂的反应塔的内部, 这样经过冷凝以及蒸馏可以得到非常纯净的环戊酮, 对于提高产物的效率有非常大的帮助。

1. 环戊烯非催化剂直接氧化法

C5馏分是在使用提炼过程中的副产物, 因此来源是非常的广泛, 而且原料的价格也非常低廉, 采用这种原材料虽然在我国的起步较晚, 但是由于价格低廉以及属于提炼的新途径, 近些年来, 受到了国际上较大的关注。通过实验结果表明, 烯烃的结构是影响到整个反应体系非常重要的因素, 当二氧化氮在压力在2.5兆, 温度在200摄氏度的环境中, 反生产环戊烯有非常好的效果, 整个转化效率可以高达65%以上, 而环戊酮的选择性高达99%。对反应的条件进一步的进行优化, 还能够更近一步的提高环戊酮的选择性, 使得环戊酮的选择性近似于为100%, 无疑二氧化氮的液相反应的动力学理论基础对于整个体系是目前研究的重点, 而生环戊烯的过程中不存在诱导期, 而转化率随着时间段的增加, 无疑有一定才增加, 而二氧化氮有三种, 这种结构从另外一方面可以对反应进行详细的解释。在高温高压的条件下, 二氧化氮主要是以1, 3-偶极子的形式存在, 而且和系统形成非常复杂的化合物, 通过实验证明, 环戊酮是其中断链而形成的中间产物, 而不是终产物。

2. 环戊烯水合再脱氢法

环戊烯在高温条件下转化为环戊烯无疑是非常困难的, 因此采用环戊烯的水和在脱氢的工艺对于提高反应的效率有一定的帮助。根据徐泽辉的制备方法, 采用浓硫酸为催化剂, 采用水解硫酸的方法形成环戊酯, 虽然为可逆反应, 但是单程的转化效率达到60%, 而环戊醇的选择性高达95%。直接采用该方法主要的催化剂出了强酸以外, 还有沸石以及固体酸的催化剂, 另外金属催化剂主要采用钯-铁复合金属。

3. Waker催化剂法

Waker催化剂在乙醛的生成过程中具有非常高的转化效率, 但是由于含有较高的碳数的环烯烃在Waker催化剂的催化作用下, 会形成非常多的空间异构体, 因此反应产物和单链的烯烃在Waker催化剂作用下效果有非常显著的差别, 而烯烃结构和金属钯催化反应形成结构的异构体, 所以反应的产物从纯度的角度而言无疑不符合人们在工业生产过程中的要求。在乙醇溶剂中, 主要考虑的因素为分压对于Pd Cl2-Cu Cl2、Pd Cl2-Fe Cl3的影响, 在1.01×105Pa下, Pd Cl2-Cu Cl2、Pd Cl2-Fe Cl3催化氧化环戊烯的条件下, 催化率和反应率非常为98%和50%。