壬醛是一种重要的高碳醇,具有广泛的应用领域。本文将介绍合成壬醛的方法,以供相关研究人员参考。
背景:壬醛,又称正壬醛、九碳醛、天竺葵醛、α-氢代壬烷,相对分子质量为142.24 g/mol,是一种无色透明液体,密度为0.827 g/cm3,熔点在5~7℃之间,沸点为190~192℃。它可以溶解于醇、甘油和矿物油,但只微溶于水。天然壬醛存在于德国玫瑰、橙花油等精油中,含量仅为千分之0.8到1.2。壬醛作为一种天然香料,本身散发着玫瑰香气,在调香工业上有广泛的应用,常被用作醛香基的头香,并且也可以以极微量的形式添加到食用香精中。
壬醇属于一种高碳醇。高碳醇是含有6个碳原子以上的一元醇的统称,是重要的化工基础原料,可用于增塑剂、洗涤剂、表面活性剂、稳定剂等多种精细化学品的合成,下游产品也涉及了石油化工、日用化工、食品、医药等各个领域,因其附加值高、产品需求量大而备受关注。
异壬醇(INA)属于高碳支链醇,是生产新一代塑料增塑剂邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)的主要原料。DINP是一种通用且安全的增塑剂,广泛应用于塑化领域,逐渐成为传统增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的替代品。近年来随着人们健康意识的提高,DOP因其易挥发且易从塑料表面析出等问题,逐渐被国际市场淘汰,而作为环保型增塑剂的DINP的需求量逐步提高,直接推动了INA消费量的增长。
壬醛工业上由壬醇脱氢制取,该工艺存在生产成本高、工艺复杂、产品收率低、环境污染严重等问题
合成:
刘苗苗等人用芥酸甲酯氧化裂解制得壬醛。具体步骤为:
(1)芥酸甲酯环氧化
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,开启搅拌,缓慢滴入 1.2~1.8 mol的50%过氧化氢,加完过氧化氢继续反应一段时间。停止反应,冷却至室温,静置分液,油相经去离子水多次洗涤,至中性,减压脱水得到13, 14-环氧二十二烷酸甲酯,分析环氧值。
(2)环氧化合物开环
取5 g 13,14-环氧二十二烷酸甲酯(环氧值约为3.5 g/100 g),15 g叔丁醇,1.23 g质量浓度30% 的双氧水,0.015 g磷钨酸置于50 m L圆底烧瓶中,室温下,恒温磁力搅拌6~8 h。
(3)β-过氧羟基醇裂解
油浴加热到120℃,放入装有β-过氧羟基醇的石英圆底烧瓶,恒温磁力搅拌,在氮气保护下,减压 0.097 MPa,沸点102℃时所得馏分即壬醛。移去馏分后,降温到约40℃,向馏渣中鼓入空气,过程中取样进行色谱分析,当1-醛十三烷酸甲酯的峰消失即可停止反应。
实验结果显示,得到的13,14-环氧二十二烷酸甲酯混合物的环氧值约为3.5 g[O]/100 g。过氧化氢与13,14-环氧二十二烷酸甲酯发生反应时,环氧化合物的转化率达到94%,β-过氧羟基醇相对于环氧化合物的选择性达到95.7%;壬醛的产率约为70%。
参考文献:
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