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如何合成并精制间苯二甲酰氯? 1

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引言:

如何合成并精制间苯二甲酰氯是有机合成中的重要课题,其高效合成和纯度控制对于各种化学制品的生产具有关键意义。


简介:

间苯二甲酰氯,简称为IPC,白色结晶,熔点43~45℃,遇空气易分解或变黄。高品质的间苯二甲酰氯主要用于高性能间位芳纶 (芳纶1313) 的生产,也可作为多种聚合物的单体。目前,制备间苯二甲酰氯的常用方法有光气法、氯化亚砜法、三 (五) 氯化磷法。


1. 合成:

1)方法一

固体光气在N,N-二甲基甲酰胺为催化剂的条件下,以间苯二甲酸为原料,一步合成间苯二甲酰氯。具体步骤如下:

预先将固体光气溶于氯化苯溶液中,配制成浓度为30%的固体光气氯苯液。在装有搅拌装置、温度控制仪、加热装置以及尾气处理装置的反应器中加入氯化苯、间苯二甲酸和N,N-二甲基甲酰胺。打开搅拌及尾气处理装置,并设置温度,向内滴加固体光气氯苯液,溶液呈棕黄色且尾气无鼓泡时结束反应,停止搅拌后负压脱除氯化苯得到间苯二甲酰氯粗品,所得溶剂回收,粗品再经负压精馏得到间二氯苯成品。


结果表明,以氯化苯为溶剂,间苯二甲酸浓度为50%,固体光气与间苯二甲酸的摩尔比为0.8∶1,反应温度为60℃,DMF用量为间苯二甲酸的10%时,间苯二甲酰氯收率达96.8%,精制后,产品总收率达91.0%,产品纯度可达99.96%。


2)方法二

以光气和间苯二甲酸为原料,在催化剂N,N-二甲基甲酰胺 (DMF) 存在下,合成间苯二甲酰氯的反应方程式如下。

具体实验步骤为:在装有机械搅拌、温度计、加热装置、尾气处理装置的1 L反应器中,加入160.0 g (0.96 mol) 间苯二甲酸和240.0 g (2.60 mol) 甲苯及0.8 g (0.01 mol) DMF,打开搅拌,升温至80℃,通入气态光气,调节流量为30 L·h-1,反应至溶液呈棕色时结束。停止搅拌,通入氮气脱气,加入脱色剂至反应液中,混合搅拌0.5 h,减压过滤,精馏得到无色产品间苯二甲酰氯,含量大于99.8% (液相色谱归一法分析) 。


2. 精制方法

在对间苯二甲酰氯制备完成后,需要对间苯二甲酰氯进行精制,以此来获得高纯度的间苯二甲酰氯。

目前,较为成熟的间苯二甲酰氯纯化工艺方法为精馏法。当前的间苯二甲酰氯生产企业,大部分都采用精馏法来精制间苯二甲酰氯,以此来获得更高品质的间苯二甲酰氯。精馏法的主要过程在于在一定的真空环境下,对间苯二甲酰氯的粗产物进行精馏,然后去除其中的前馏分和残留液之后,其间苯二甲酰氯的纯度能够达到99.9%以上。采用精馏法来纯化间苯二甲酰氯的优点在于纯化工艺较为成熟,工艺流程较为简单,同时能够对纯化的过程进行控制,所获得的间苯二甲酰氯纯度较高。其缺点在于此种纯化工艺太过于依赖设备,在设备达不到要求的情况下,难以开展纯化工艺。另外,采用此种纯化工艺不能进行连续的间苯二甲酰氯纯化,生产规模较小。


参考:

[1]施建奎,宋琴珑,顾克军. 固体光气法制备间苯二甲酰氯的工艺研究 [J]. 石油化工应用, 2023, 42 (06): 104-106+109.

[2]欧阳宇迪,刘国文,周锦萍,等. 高品质间苯二甲酰氯合成及脱色研究 [J]. 精细化工中间体, 2018, 48 (03): 40-43. DOI:10.19342/j.cnki.issn.1009-9212.2018.03.011.

[3]常冠军. 高品质间苯二甲酰氯的合成工艺 [J]. 生物化工, 2016, 2 (04): 33-34.

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