有机合成答辩优秀课件

1目录绪论实验部分醋酸仲丁酯的相关检测结果与讨论结论21.1、醋酸仲丁酯的简介、醋酸仲丁酯的简介v中文名称：醋酸仲丁酯v中文别名：乙酸仲丁酯;醋酸另丁酯v常温下为无色，易燃的透明液体，具有果实香味v乙酸丁酯的四个同分异构体之一 v结构式为：1 绪论31.2、醋酸仲丁酯的物性参数1.性状：无色液体，有水果香味。2.熔点（）：-98.93.沸点（）：112.34.相对密度（水=1）：0.8645.相对蒸气密度（空气=1）：4.006.饱和蒸气压（kPa）：1.33（20）7.燃烧热（kJ/mol）：-3556.38.临界温度（）：2889.临界压力（MPa）：3.2410.辛醇/水分配系数：1.7211.闪点（）：31（OC）；16.7（CC）12.引燃温度（）：42113.爆炸上限（%）：9.814.爆炸下限（%）：1.715.溶解性：不溶于水，可混溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。41.3、醋酸仲丁酯的应用（1）萃取剂（2）稀释剂（3）清洗剂（4）溶剂（5）医药（6）香料（7）反应介质51.4、醋酸仲丁酯的发展v醋酸仲丁酯是一种环保性溶剂，早在上世纪五、六十年代，我国在涂料生产中曾使用过醋酸仲丁酯，后来因价格昂贵引起货源不足，改为醋酸正丁酯及其它混合物代替。v70年代以前，醋酸仲丁酯在国内外几乎均采用醇酸酯化法生产。v70年代以后，形势有所转变，羰基合成工艺得到了不断改进，加之铑催化剂的使用，正构醇制备变得相对容易。使正丙酯又重新取代了醋酸仲丁酯，得到大规模工业生产。v到2000年，我国仍无工业用醋酸仲丁酯生产。经过多年的研究，我国目前已成功开发出了用于醋酸仲丁酯生产的新型工艺，即采用正丁烯加成法制备醋酸仲丁酯。该工艺方法使得流程缩短、成本降低，具有较强的市场竞争优势。并且国内已拥有一些生产醋酸仲丁酯的大型企业，如湖南中创等，其产品也已投放至全国各地。62 实验部分 2.1 实验目的实验目的 探索适宜探索适宜的工艺条件的工艺条件酸醇比酸醇比 反应反应 温度温度反应反应时间时间催化剂催化剂及用量及用量7制备方法醇酯化法醇酯化法醋酸与仲丁醇在酸性催化剂作用下脱水酯化即可合成醋酸仲丁酯。正丁烯加成法正丁烯加成法烯烃法合成醋酸仲丁酯是在酸性催化剂作用下用无水冰醋酸和正丁烯加成反应而直接合成。2.2、醋酸仲丁酯的制备方法及比较8两种制备方法的比较通过以上比较，结合实验室情况，我们选取第一种方法进行实验。92.3实验原理2.3.1 反应方程式102.4 2.4 工艺过程方块流程图工艺过程方块流程图醋酸醋酸仲丁醇仲丁醇浓硫酸浓硫酸酯化酯化分馏分馏洗涤洗涤中和中和洗涤洗涤干燥干燥过滤过滤分馏分馏产品产品废渣废渣废水废水废水废水废水废水CaCl2溶液溶液MgSO45%NaClNa2CO3溶液溶液水（分出）水（分出）仲丁醇回流仲丁醇回流112.5、实验原料及设备12实验装置图133、醋酸仲丁酯的检测v傅里叶红外光谱 v皂化-反滴定法v毛细管柱气相色谱法3.1、醋酸仲丁酯的检测方法由于实验仪器、时间等方面的限制，采用皂化-反滴定法进行产品纯度测定143.2、傅里叶红外光谱原理 对醋酸仲丁酯纯品和以浓硫酸、对甲苯磺酸、氯化铁、固体超强酸为催化剂的产品进行红外色谱检测，如下图所示：15醋酸仲丁酯样品的红外谱图16以固体酸以固体酸为催化剂为催化剂的产品红的产品红外谱图外谱图以浓硫酸以浓硫酸为催化剂为催化剂的产品红的产品红外谱图外谱图17以氯化铁以氯化铁为催化剂为催化剂的产品红的产品红外谱图外谱图以对甲苯以对甲苯磺酸为催磺酸为催化剂的产化剂的产品红外谱品红外谱图图183.3 皂化-反滴定法A 0.2mol/L HCL 溶液的配制 量取9ml浓盐酸，注入500ml水中，摇匀。B 0.2mol/L HCL溶液浓度的标定 在电子天平上准确称取三份灼烧至恒重的工作基准试剂无水Na2CO30.100.15克于250ml锥形瓶中,加50mL水溶解后,加23滴甲基橙指示剂,然后用待标定的0.2mol/L HCL滴定至溶液由黄色变为橙色即为终点,记下消耗HCL溶液的体积。平行滴定3次。同时做空白实验。3.3.1 0.2mol/L盐酸标准溶液的配置与标定193.3.2 0.2mol/L KOH的乙醇溶液的配置 a、称取8克氢氧化钾，置于聚乙烯容器中，加少量水（约5毫升）溶解，用乙醇（95%）稀释至500毫升，密闭放置24小时，用塑料管虹吸上层清液至另一聚乙烯容器中，临用前标定其浓度。b、氢氧化钾乙醇标准滴定溶液的浓度 c（KOH），数值以摩尔每升（mol/L）表示，按下式计算：203.3.3 检测产品纯度量取0.20ml产品置于磨口锥形瓶中量取10.00ml配置好的氢氧化钾乙醇于磨口锥形瓶加热维持微沸状态回流1h 放冷后，用水冲洗冷凝管加入1 2滴酚酞,用0.2mol/L HCL 溶液滴定至红色刚好消失为止，同时做一组空白试验214 结果与讨论结果与讨论 4.1 对于反应温度的解释对于反应温度的解释温度是影响合成反应的关键因素之一，但是考虑到电加热套不容易控制温度，同时又要保证水的尽快分出，又由于混合原料沸点跟原料组成有关即沸点范围在99.5112.3 之间，所以我们控制混合原料处于沸腾状态。因此温度不再作为实验因素进行考虑。22v以原料酸醇比1:3，催化剂用量为醋酸的3%进行实验，得到产品进行分析。v经过图谱分析，皂化反应纯度分析得到结果如下表所示：v根据图表显示结论，同时由于工业中多采用浓硫酸作为催化剂，因此选用浓硫酸进行下列实验。4.2、催化剂筛选、催化剂筛选23 图图1 反应时间对转化率的影响反应时间对转化率的影响 从图中可以看出，转化率随时间的增加而增高，但是时间达到一定程度之后，从图中可以看出，转化率随时间的增加而增高，但是时间达到一定程度之后，转化率变缓，所以反应时间选择为转化率变缓，所以反应时间选择为100min。4.3 反应时间对醋酸转化率的影响反应时间对醋酸转化率的影响70809010011055606570758085转换率(%)反应时间(min)转换率24 图图2 醇比对转化率的影响醇比对转化率的影响 从图中可以看出，转化率随着仲丁醇加入量得增加而增高，但是仲丁醇的量从图中可以看出，转化率随着仲丁醇加入量得增加而增高，但是仲丁醇的量增加到一定程度后转换率就趋于平缓，同时用过多的仲丁醇会提高成本，所增加到一定程度后转换率就趋于平缓，同时用过多的仲丁醇会提高成本，所以酸醇摩尔比选为以酸醇摩尔比选为1：3。4.4 酸醇摩尔比对醋酸转化率的影响酸醇摩尔比对醋酸转化率的影响1:11:21:31:41:55560657075808590转化率(%)醇酸比 转化率25 图图3 催化剂的量对转化率的影响催化剂的量对转化率的影响 从图中可以看出，转化率随催化剂用量的增加而增高，但是催化剂用量从图中可以看出，转化率随催化剂用量的增加而增高，但是催化剂用量到达一定程度之后，转化率增长趋于平缓，所以催化剂用量选为到达一定程度之后，转化率增长趋于平缓，所以催化剂用量选为0.9ml，即催化剂与醋酸的摩尔比例选为即催化剂与醋酸的摩尔比例选为0.03:1。4.5 4.5 催化剂用量对醋酸转化率的影响催化剂用量对醋酸转化率的影响0.20.40.60.81.01.21.41.6455055606570758085转化率(%)催化剂用量(ml)转化率26 4.6 正交实验方案正交实验方案 为确定其合成最优条件，设计一组为确定其合成最优条件，设计一组L16（34）正交实验，考查）正交实验，考查醋酸与仲丁醇摩尔比、反应时间及浓硫酸的用量对反应的影响，醋酸与仲丁醇摩尔比、反应时间及浓硫酸的用量对反应的影响，见下表。见下表。（注：（注：A：酸醇摩尔比：酸醇摩尔比 B：反应时间：反应时间 C:催化剂的用量）催化剂的用量）表表1 正交实验方案表正交实验方案表274.7 正交实验表正交实验表表表2 正交实验表正交实验表28由表由表3可以看出酸醇比影响最大，其次为反应时间，再次为催化剂用量。因此其可以看出酸醇比影响最大，其次为反应时间，再次为催化剂用量。因此其最优组合为最优组合为A3B3C3，即酸醇摩尔比为：，即酸醇摩尔比为：1:3，催化剂与醋酸摩尔比为：，催化剂与醋酸摩尔比为：0.03:1，反应时间为反应时间为100min。4.8 正交实验结果表正交实验结果表表表3 正交实验结果表正交实验结果表29 4.9 各指标趋势图各指标趋势图305 结论v1 醋酸仲丁酯的生成与催化剂有关，四种催化剂醋酸仲丁酯的生成与催化剂有关，四种催化剂中，以浓硫酸的催化效果最为理想，所以中，以浓硫酸的催化效果最为理想，所以选用浓选用浓硫酸为催化剂硫酸为催化剂v2 转化率随着仲丁醇量的增加而增加，但是仲丁转化率随着仲丁醇量的增加而增加，但是仲丁醇增加到一定程度后转换率趋于平缓，用过多的醇增加到一定程度后转换率趋于平缓，用过多的仲丁醇会增加成本，所以仲丁醇会增加成本，所以酸醇摩尔比选为酸醇摩尔比选为1:3。v3 转化率随时间的增加而增高，但是时间达到一转化率随时间的增加而增高，但是时间达到一定程度之后，转化率变缓，所以定程度之后，转化率变缓，所以反应时间选择为反应时间选择为100min。v4 转化率随催化剂用量的增大而增加，但是催化转化率随催化剂用量的增大而增加，但是催化剂用量过大之后，转化率增长趋于平缓，所以剂用量过大之后，转化率增长趋于平缓，所以催催化剂与醋酸的比例为化剂与醋酸的比例为0.03:1。31参考文献v1、潍坊亿兴化工科技有限公司 田刚 醋酸仲丁酯v2、醋酸仲丁酯的应用及其正丁烯法生产技术 胡云光(中石化上海石油化工研究院,201208)v3、醋酸仲丁酯反应塔冷却水温度及流量的优化 王聪 (扬子石化设计工程有限责任公司,南京210048v4、醋酸仲丁酯项目工艺设计浅析 龙国良 (贵州东华工程股份有限公司,贵州贵阳550002)v5、醋酸仲丁酯在涂料中的应用探讨 陈月珍 刘粮帅 潘玉红 丁帮勇 王红岩（1.中化建常州涂料化工研究院 213016；2.湖南中创化工有限责任公司，湖南岳阳414012）v6、改性离子交换树脂催化合成醋酸仲丁酯 朱敏亮 徐平 杜长海 (长春工业大学化工学院,吉林长春130012)32v7、固体超强酸SO2-4/TiO2 合成醋酸仲丁酯 马忠超 陈 平 权成光(1.辽宁石油化工大学石化学院,辽宁抚顺113001;2.抚顺石化公司石化一厂,辽宁抚顺113001)v8、硅胶负载四氯化锡合成醋酸仲丁酯 陈 平(辽宁石油化工大学石化学院,辽宁抚顺113001)v9、阳离子交换树脂催化1-丁烯合成醋酸仲丁酯 杨焕欣 杜长海 朱敏亮 贾鹏飞（1.长春工程学院理学院，吉林长春130012；2.长春工业大学化学工程学院，吉林长春130012）v10、乙酸仲丁醋合成方法一的改进 衡林森v11、Isobaric Vapor-liquid Equilibrium of Hexamethyl Disiloxane+Sec-butyl Acetate System at Normal PressureWenlin Zhang a*,Wei Du a,Nan Meng a,Ruyi Sun a,Yongjun Shao b,ChunliLi a aSchool of Chemical Engineering,Hebei University of Technology,Tianjin，300130,ChinabTianjin Plate TechnologyDevelopment Co.Ltd.,Tianjin，300384 China33