合成十三烷二酸的方法有很多种,本文将介绍两种用于合成十三烷二酸的方法,旨在为制备与应用十三烷二酸提供参考。
背景:十三烷二酸(l,13-tridecandioic acid),又名巴西基酸(brassylic acid),是一种重要的长链α,ω-二元羧酸,被广泛用于合成功能性塑料(如尼龙613、1013及1313)、麝香香料、高级润滑油、高档热熔胶、增塑剂等化工产品。
合成:
1. 方法一:
以过氧化氢和氧气为氧化剂,芥酸甲酯经烯键环氧化、环氧水解、邻二醇氧化裂解等反应制备十三烷二酸。具体步骤如下:
(1)芥酸甲酯环氧化反应
在装有回流冷凝管、恒温水浴和高效机械搅拌的三颈瓶中,加入1.0 mol芥酸甲酯和0.3~0.7 mol 甲酸。加热到预设的反应温度后(严格控温),开动 搅拌,逐滴加入1.2~1.8 mol一定浓度的过氧化氢水溶液。加完后继续反应一段时间。反应结束后,冷却至室温并静置后分液,油相经去离子水多次洗涤至中性后,减压脱溶得到13,14-环氧二十二烷酸甲酯(以下简称环氧化物),测定其碘值和环氧值。(注:过氧化氧易分解,操作过程中一定要严格控制滴加速度和反应温度,避免其高温剧烈分解,发生爆炸。)
(2)环氧化物的水解反应
取300.0 g环氧化合物(根据Ep-4制备,环氧值为3.51)、相应质量的催化剂、水和溶剂置于1000 mL的三口瓶中,剧烈搅拌下回流水解12 h。反应结束后趁热抽滤回收固体催化剂,滤液经减压脱溶后得到白色固体,为水解产物 13,14-二羟基二十二烷酸甲酯(以下简称邻二醇), 测定环氧值与羟基值。
(3)邻二醇的氧化裂解
将60.0 g邻二醇、1.50 g催化剂及100 mL水加入压力釜中,用氧气置换3次后,调节氧气压力至 1 MPa,搅拌并升温至70 ℃。过程中取样进行色谱 分析,当壬酸生成量不再增加时停止反应。冷却并分液,溶有催化剂的水相直接回收套用,有机相经 10%氢氧化钠溶液提取,将壬酸及十三烷二酸单甲 酯转变为溶于水的钠盐后,维持pH=10条件下水解酯基、酸化和分离得到最终产物十三烷二酸。
2. 方法二:
以菜油混合脂肪酸为原料,醋酸水溶液为溶剂,使用臭氧作氧化剂制备十三烷二酸。具体实验步骤如下:
(1)粗十三烷二酸的制备
将200g菜油混合脂肪酸与800g醋酸水溶液混合,加入鼓泡反应塔,通O3,控制反应温度于 20~25℃,至尾气使K I溶液变色停止通O3,即形成臭氧化物。
将臭氧化物移至三口烧瓶中,加0.16%的醋酸锰,升温至90~95℃,通入臭氧发生器尾气,反应4h,待反应结束后,减压蒸馏回收醋酸水溶液,得红棕色油状物218g。使用5倍量的壬酸作重结晶溶剂,升温至80℃,冷却、抽滤得87.9g滤饼。
将得到的滤饼用300mL沸水萃取3次,热过滤,滤饼层得到42g粗十三烷二酸晶体;水层冷却、结晶得到黄色片状壬二酸晶体,再使用4.5%活性炭吸附脱色两次,即可得白色片状壬二酸晶体。
(2)十三烷二酸的精制
得到的十三烷二酸由于含有壬酸、己酸等杂质而呈黄色,使用乙醇重结晶即可得到36.2g白色的针状晶体。
经过实验研究得到:当混合溶剂中水的质量分数为15%,催化剂质量分数 为0.16%,氧化反应时间为4 h,重结晶溶剂量为氧化分解产物量5倍时,十三烷二酸收率为50.2%。
参考文献:
[1]耿炜,邓东顺,章连众等. 芥酸甲酯氧化制备十三烷二酸 [J]. 化工进展, 2010, 29(07):1320-1323+1329.DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2010.07.014.
[2]王书谦,李英春. 臭氧化法制备十三烷二酸的研究 [J]. 上海化工, 2005, (04): 21-22. DOI:10.16759/j.cnki.issn.1004-017x.2005.04.005.