固体光气合成4-叔丁基环己基氯甲酸酯的工艺研究

论文摘要

4-叔丁基环己基氯甲酸酯是一种重要的有机中间体,广泛的用于合成农药、医药、香料、引发剂等化学试剂,特别是作为合成新型引发剂过氧化二碳酸（4-叔丁基）二环己酯的直接原料。传统合成4-叔丁基环己基氯甲酸酯的方法主要是以光气为原料合成的。光气的化学性质非常活泼,广泛地应用于聚氨酯、农药、医药、涂料、染料、引发剂等的合成。但是,光气作为一种有毒气体,并伴有很大腐蚀性,同时很容易发生泄漏,造成人身伤害,因而对工艺条件的要求很高。近年来绿色化学作为当今科技发展的一个最重要的学科,越来越多的受到国内外的关注。因此,我们要选择一种安全、环保的光气化试剂替代光气。固体光气作为是新型光气化的绿色原料,不仅可以满足光气的所有反应,而且还可以避免光气带来的弊端。本论文研究目的就是采用固体光气代替光气,用于合成4-叔丁基环己基氯甲酸酯的工艺研究。主要考察了反应时间、反应温度、反应物配比、反应溶剂和催化剂的等因素的反应影响。从中总结出了比较好的工艺条件:在室温下将4-叔丁基环己醇溶于石油醚溶液,接着将BTC石油醚溶液缓慢滴加到上述溶液中,并使其完全溶解,然后在60-65℃下加热回流4小时结束反应。处理:先将大部分的溶剂蒸出,在低温（-5℃左右）下将未反应的BTC和4-叔丁基环己醇结晶出来,过滤分离,最后将母液采用过柱分离的手段提纯。同时,在合成中找到了一种快速的TLC监测方法,为监控反应找到了更为方便快捷的方法。在讨论了固体光气和4-叔丁基环己醇的反应机理中,重点提出了沸石催化剂的反应机理和4-叔丁基环己醇与BTC的反应机理,确立了4-叔丁基环己醇本身自催化反应的依据。在实验室小试的基础上,我们又对实验进行了中间试验——中试放大的研究。在考虑原料的特性和工艺要求的基础上,我们设计出了一套适合于工业化的装置,并做了优化实验,解决了放大实验所出现的一系列问题,为实现其工业化做了初步的探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 引言
• 1.1 固体光气的背景
• 1.2 光气、双光气、三光气的特性
• 1.2.1 光气
• 1.2.2 双光气
• 1.2.3 三光气
• 1.3 固体光气的合成方法
• 1.4 固体光气的分解机理
• 1.5 传统光气的应用
• 1.6 固体光气的应用
• 1.6.1 固体光气与氨基酸酯的反应
• 1.6.2 固体光气与羧基的反应
• 1.6.3 固体光气与胺基的反应
• 1.6.4 固体光气与醇的反应
• 1.6.5 其他反应
• 1.7 本论文的研究思路和研究内容
• 1.8 本课题所要考察的因素
• 1.9 本课题研究过程中可能出现的问题
• 参考文献
• 第二章 4-叔丁基环己基氯甲酸酯的实验室合成
• 前言
• 2.1 实验主要仪器及试剂
• 2.1.1 主要实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验原理
• 2.3 实验装置与方法
• 2.4 产物监控分析
• 2.4.1 TLC 法的监测
• 2.4.2 气相色谱的监测
• 2.5 产物的表征
• 2.5.1 GC 检测
• 2.5.2 FT-IR 检测
• 2.5.3 NMR 检测
• 2.6 实验结果与讨论
• 2.6.1 催化剂的影响
• 2.6.2 配料比的影响
• 2.6.3 温度的影响
• 2.6.4 反应时间的影响
• 2.6.5 反应溶剂的影响
• 2.6.7 反应最佳条件的确定
• 2.6.8 实验小结
• 2.7 反应机理探讨
• 2.7.1 胺基催化剂的反应机理
• 2.7.2 沸石催化机理
• 2.7.3 4-叔丁基环己基氯甲酸酯自身反应机理探讨
• 2.7.4 副产物的生成机理
• 2.8 本章小结
• 参考文献
• 第三章 中试放大
• 前言
• 3.1 中试的装置路线图
• 3.2 中试放大
• 3.3 操作中出现的问题与解决方案
• 3.4 小结
• 参考文献
• 第四章 总结与建议
• 4.1 本论文创新点
• 4.2 建议
• 研究生期间取得的成果
• 致谢
• GC 粗产物谱图
• GC 标样谱图
• FT-IR 谱图
• 1H NMR 谱图