加压氧化法合成9芴酮的工艺研究
在化学家研究的基础之上，本文研究用微型磁力搅拌反应釜以芴为原料高压氧化制9-芴酮，采用固体碱NaOH为催化剂，本实验考察了不同因素如反应时间，催化剂用量、氧气流量、反应温度等因素影响芴转化率和9-芴酮收率。实验结果表明:加压氧化法合成9-芴酮反应缓慢反应时间较长，不利于大量生产，但是此方法符合绿色化学，有利有弊，同时发现 NaOH 是一种高性能、非均相催化剂，在适宜的条件下( 催化剂与芴质量比为 0.36:1、氧气压力为1MPa、反应温度为 130 ℃、反应时间为14h、搅拌速率为 350 r /min) ，芴的转化率较高，9-芴酮收率也达到了98%以上。关键词 芴； 9-芴酮； 催化剂； NaOH ；加压氧化
目 录
1 引 言 1
1.1 课题背景 1
1.2 芴和9芴酮的性质 2
1.2.1 芴的性质 2
1.2.2 芴酮的性质 3
1.3 芴酮的用途 3
1.4 芴酮合成工艺制备方法 4
1.4.1 芴酮的制备方法 4
1.4.2 芴酮的合成工艺 5
1.5 选课的目的和意义 6
2 实验部分 6
2.1 芴酮的合成方法 6
2.2 试剂及药品 7
2.3 分析仪器 8
2.4 分析方法的建立 8
2.4.1 薄层色谱分析方法的建立 8
2.4.2 气相色谱分析方法的建立 9
2.5 实验操作 10
2.6 影响因素的考察 10
2.6.1 氧气压力对反应的影响 10
2.6.2 催化剂用量对反应的影响 11
2.6.3 反应时间对反应的影响 12
2.7 图谱分析 14
结论 15
致谢 16
参考文献 17
1 引言
煤焦油中的主要成分之一是芴，在煤焦油中含量较高，芴具有应用广泛，含量高等特点。芴与油分离，可以得到用于制备9芴酮原料芴，显着提高煤焦油的价值和利用率，受到当地学者的广泛关注和使用。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
有一种叫芴酮芴衍生物，是一种黄色菱形晶体。此衍生物可用于医药，功能性高分子材料，塑料，染料等广泛用途。科学家发现芴酮不溶于水，加热也能溶解，但能溶于苯，丙酮，乙酸乙酯，乙腈，二硫化碳等有机溶剂中，所以实验室中可以用有机溶剂来溶解芴酮。9芴酮抗癌药物加入除草剂，9芴酮也可用作敏感材料，聚合物稳定剂，增塑剂。芴酮作为芴的合成产品，合成芴酮对芴的利用效率具有重要用途[1]。
芴，不纯时产生荧光，是一种多环芳烃，分子式C13H10。白色的片状晶体。存在于煤焦油、玉米须以及汽车尾气中，有类似于萘的特征性芳香气可燃用于制医药制造抗痉挛药、染料；制成抗冲击的物质芴醛树脂和有机玻璃等材料；还可以用作工业湿润剂、用作消毒的消毒剂，液体闪光剂、农作物中作植物生长素等。[2] 在有机合成中用它来合成交感神经抑制剂、抗癌药物、和杀虫剂等。
芴的氧化可分为液相氧化法和空气气相氧化法。 液相氧化法反应缓慢，易控制，温度低，收率高反应过程和反应装置简单，投资少，加上液相氧化和碱性复合催化剂。 空气氧化制取芴酮反应条件中由于低成本，受到国内外学者的广泛关注。
1.1 课题背景
自1993年起我国的焦炭产量一直位列世界第一 , 2004年我国煤焦油回收产量达到了700万吨。我国是煤炭产量大国，煤炭出口高，对煤炭的开采持续增加。所以煤炭加工业发展迅速，中国的煤炭也在世界上占有很大比重。煤焦油是煤炭加工的主要产品之一，芴又是煤焦油的组成成分。在我国，其煤炭每年生产量巨大。中国焦炭生产占世界煤焦油总产量的40％左右，在煤焦油生产技术中占很大比重。[3]煤炭焦化过程产生煤焦油，是焦化行业的副产品之一，产量约为3％4％。
在常温下，煤炭是黑色固体，煤焦油是黑色液体，密度较大。由多环芳香族化合物组成的煤焦油，组分达2种以上，含量超过1％，含13种化合物。分离单一化合物并确定约为500种，提高煤焦油的经济效益主要用萃取的方法，其影响是很好的，普遍乐观的是国内外对煤焦油的深加工处理从而提高应用效率。这也是目前煤化工发展和投资的上升趋势。
因此开发煤焦油产品芴的用途是势在必行的，扩大芴下游高附加值产品的开发，会为煤焦油化工行业带来可观的经济效益和利用价值。由于芴的结构和合成方法比较。实验中利用激光法测定系统检测到，芴在乙醇、正丁醇，丙醇等有机溶剂中的溶解度各不相同，因此科学家们由实验得出了芴在各种溶剂中介稳区的差别,由此得出了溶解度方程。并用溶解度方程对实验数据进行了分析，其结论表明关联效果非常好,对工业应用领域和实验室都具有很高的参考价值。用间歇动态法进行了芴进行冷却结晶,运用了矩量法来进行建立,由此计算得出了各个动力学模型参数。通过研究氧化剂、搅拌速率、熔融温度、催化剂配比等操作条件的影响,同时应用薄层色谱分析和液相色谱分析的手段,在动力学和热力学的研究基础之上,对芴冷却结晶工艺进行正交化实验,得到了新型的合成工艺方法[4]。
1.2 芴和芴酮的性质
1.2.1 芴的性质
芴 ( C13H 10 ) 存在于煤焦油中, 熔点112116℃ , 沸点 295℃, 不溶于水, 溶于二硫化碳、乙醚、苯、热乙醇 。 受 2个苯环的影响, 芴环上9位是一个活泼亚甲基, 2个氢有一定的酸性, 在 9位可发生一系列化学反应。[5]
图1.1 芴的结构式
9 芴酮为黄色斜方结晶物质, 熔点 84℃ , 沸点 341℃ , 易溶于醇和醚, 不溶于水。是一种重要的精细化工原料。
目 录
1 引 言 1
1.1 课题背景 1
1.2 芴和9芴酮的性质 2
1.2.1 芴的性质 2
1.2.2 芴酮的性质 3
1.3 芴酮的用途 3
1.4 芴酮合成工艺制备方法 4
1.4.1 芴酮的制备方法 4
1.4.2 芴酮的合成工艺 5
1.5 选课的目的和意义 6
2 实验部分 6
2.1 芴酮的合成方法 6
2.2 试剂及药品 7
2.3 分析仪器 8
2.4 分析方法的建立 8
2.4.1 薄层色谱分析方法的建立 8
2.4.2 气相色谱分析方法的建立 9
2.5 实验操作 10
2.6 影响因素的考察 10
2.6.1 氧气压力对反应的影响 10
2.6.2 催化剂用量对反应的影响 11
2.6.3 反应时间对反应的影响 12
2.7 图谱分析 14
结论 15
致谢 16
参考文献 17
1 引言
煤焦油中的主要成分之一是芴，在煤焦油中含量较高，芴具有应用广泛，含量高等特点。芴与油分离，可以得到用于制备9芴酮原料芴，显着提高煤焦油的价值和利用率，受到当地学者的广泛关注和使用。 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
有一种叫芴酮芴衍生物，是一种黄色菱形晶体。此衍生物可用于医药，功能性高分子材料，塑料，染料等广泛用途。科学家发现芴酮不溶于水，加热也能溶解，但能溶于苯，丙酮，乙酸乙酯，乙腈，二硫化碳等有机溶剂中，所以实验室中可以用有机溶剂来溶解芴酮。9芴酮抗癌药物加入除草剂，9芴酮也可用作敏感材料，聚合物稳定剂，增塑剂。芴酮作为芴的合成产品，合成芴酮对芴的利用效率具有重要用途[1]。
芴，不纯时产生荧光，是一种多环芳烃，分子式C13H10。白色的片状晶体。存在于煤焦油、玉米须以及汽车尾气中，有类似于萘的特征性芳香气可燃用于制医药制造抗痉挛药、染料；制成抗冲击的物质芴醛树脂和有机玻璃等材料；还可以用作工业湿润剂、用作消毒的消毒剂，液体闪光剂、农作物中作植物生长素等。[2] 在有机合成中用它来合成交感神经抑制剂、抗癌药物、和杀虫剂等。
芴的氧化可分为液相氧化法和空气气相氧化法。 液相氧化法反应缓慢，易控制，温度低，收率高反应过程和反应装置简单，投资少，加上液相氧化和碱性复合催化剂。 空气氧化制取芴酮反应条件中由于低成本，受到国内外学者的广泛关注。
1.1 课题背景
自1993年起我国的焦炭产量一直位列世界第一 , 2004年我国煤焦油回收产量达到了700万吨。我国是煤炭产量大国，煤炭出口高，对煤炭的开采持续增加。所以煤炭加工业发展迅速，中国的煤炭也在世界上占有很大比重。煤焦油是煤炭加工的主要产品之一，芴又是煤焦油的组成成分。在我国，其煤炭每年生产量巨大。中国焦炭生产占世界煤焦油总产量的40％左右，在煤焦油生产技术中占很大比重。[3]煤炭焦化过程产生煤焦油，是焦化行业的副产品之一，产量约为3％4％。
在常温下，煤炭是黑色固体，煤焦油是黑色液体，密度较大。由多环芳香族化合物组成的煤焦油，组分达2种以上，含量超过1％，含13种化合物。分离单一化合物并确定约为500种，提高煤焦油的经济效益主要用萃取的方法，其影响是很好的，普遍乐观的是国内外对煤焦油的深加工处理从而提高应用效率。这也是目前煤化工发展和投资的上升趋势。
因此开发煤焦油产品芴的用途是势在必行的，扩大芴下游高附加值产品的开发，会为煤焦油化工行业带来可观的经济效益和利用价值。由于芴的结构和合成方法比较。实验中利用激光法测定系统检测到，芴在乙醇、正丁醇，丙醇等有机溶剂中的溶解度各不相同，因此科学家们由实验得出了芴在各种溶剂中介稳区的差别,由此得出了溶解度方程。并用溶解度方程对实验数据进行了分析，其结论表明关联效果非常好,对工业应用领域和实验室都具有很高的参考价值。用间歇动态法进行了芴进行冷却结晶,运用了矩量法来进行建立,由此计算得出了各个动力学模型参数。通过研究氧化剂、搅拌速率、熔融温度、催化剂配比等操作条件的影响,同时应用薄层色谱分析和液相色谱分析的手段,在动力学和热力学的研究基础之上,对芴冷却结晶工艺进行正交化实验,得到了新型的合成工艺方法[4]。
1.2 芴和芴酮的性质
1.2.1 芴的性质
芴 ( C13H 10 ) 存在于煤焦油中, 熔点112116℃ , 沸点 295℃, 不溶于水, 溶于二硫化碳、乙醚、苯、热乙醇 。 受 2个苯环的影响, 芴环上9位是一个活泼亚甲基, 2个氢有一定的酸性, 在 9位可发生一系列化学反应。[5]
图1.1 芴的结构式
9 芴酮为黄色斜方结晶物质, 熔点 84℃ , 沸点 341℃ , 易溶于醇和醚, 不溶于水。是一种重要的精细化工原料。
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