微乳液中硝基苯的电化学还原制备对氨基苯酚的研究

微乳液中硝基苯的电化学还原制备对氨基苯酚的研究

论文摘要

对氨基苯酚(p-Aminophenol,简称PAP)是一种重要的有机精细化工原料和医药中间体,主要应用于医药、橡胶、染料、添加剂和显影剂等的生产。随着精细化工工业的不断发展,对氨基苯酚的用途将越来越广泛,产品市场十分广阔。在对氨基苯酚的生产工艺中,硝基苯电解还原法制得的产品质量好(纯度高、含铁量低),经简单处理即可达到制药要求,整个工艺过程基本上无污染。本文以硝基苯(nitro-Benzene,简称NB)为油相,稀释法绘制了十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)/正丁醇/硝基苯(NB)/水体系拟三元相图;电导法确定了微乳体系的结构及相转变过程;研究了温度,酸度,硫酸锌(ZnSO4)浓度对微乳液稳定性影响。结果表明体系可在较大助表面活性剂与表面活性剂质量比值(Km=m(C4H9OH)/ m(CTAB))范围内形成微乳区。微乳液相转变过程是连续的;随体系温度升高,硝基苯增溶量增大;随着体系水相酸度的增加,微乳体系的含水量呈不规则变化;随着体系水相硫酸锌浓度的增加,微乳体系的含水量变化较平缓。且电导率≥2.0mS.cm-1,符合有机电合成的要求。实验得出较适合于硝基苯电解的微乳体系:室温25℃,水相CH+=5.0mol·L-1,含油量R0=30%,无机盐硫酸锌浓度C(ZnSO4)=0.05mol.L-1,体系W(NB+EM):W(H2O)=1:1。采用循环伏安法研究了硝基苯增溶吸收微乳体系的电化学过程,并对其合成工艺进行了探讨。研究发现微乳液中,NB在铜电极上有很好的电化学活性,NB在铜电极上的循环伏安曲线中,存有析氢峰,且其析氢电位(-0.7v)较NB的还原电位(-0.5v)更负,NB在Cu电极上的还原是一个不可逆的电还原过程;峰电位随扫描速度的增加向负方向移动,且峰电流值增大;峰电位随着溶解的NB浓度的增大正移,峰电流随之增大;一定的温度范围内,反应温度的升高有利于NB的电还原。随着硫酸浓度和硫酸锌浓度的增大,峰电流随之增大,峰电位正移。采用恒电位电解法电解还原微乳体系中的硝基苯制备对氨基苯酚,考察了电解电位、硫酸锌浓度、硝基苯浓度、体系酸度、通电量、温度等因素对对氨基苯酚产率的影响。得到较好的工艺条件如下:电解电位在-0.5V, ZnSO4浓度0.05mol·L-1,硝基苯R0=35%,水相CH+=1.2mol·L-1,通电量为85%理论电量,温度定在65℃较适宜,平均产率为67%。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 综述
  • 1.1 前言
  • 1.2 有机电合成发展概况
  • 1.2.1 有机电合成研究的方向和新进展
  • 1.2.2 有机电合成的原理及分类
  • 1.2.3 有机电合成的主要特征
  • 1.2.4 有机电合成的影响因素
  • 1.3 对氨基苯酚的合成研究
  • 1.3.1 对氨基苯酚简介
  • 1.3.2 对氨基苯酚的合成工艺路线评价
  • 1.3.3 硝基苯的电化学还原反应机理
  • 1.4 微乳液中的有机电合成研究进展
  • 1.5 本论文研究内容及工作意义
  • 第二章 硝基苯微乳液的制备及稳定性研究
  • 2.1 实验部分
  • 2.1.1 主要试剂
  • 2.1.2 仪器
  • 2.1.3 实验步骤
  • 2.2 结果与讨论
  • 2.2.1 相图
  • 2.2.2 微乳结构与电导率
  • 2.2.3 温度,酸度,硫酸锌浓度对微乳结构的影响
  • 2.2.4 硝基苯在微乳体系中的增溶性实验
  • 2.3 本章小结
  • 第三章 微乳体系硝基苯的电化学行为研究
  • 3.1 实验部分
  • 3.1.1 仪器和试剂
  • 3.1.2 电化学测试装置和方法
  • 3.1.3 实验操作
  • 3.2 硝基苯在铜电极上的电化学行为研究
  • 3.2.1 硝基苯在Cu电极上的还原
  • 3.2.2 扫描速度的影响
  • 3.2.3 硝基苯浓度的影响
  • 3.2.4 不同酸度的影响
  • 3.2.5 温度的影响
  • 3.2.6 硫酸锌的影响
  • 3.3 本章小结
  • 第四章 微乳体系中电解还原硝基苯制备对氨基苯酚
  • 4.1 实验部分
  • 4.1.1 仪器和试剂
  • 4.1.2 实验装置的选择
  • 4.1.3 实验步骤
  • 4.2 恒电位电解合成对氨基苯酚
  • 4.2.1 电解电位对PAP产率的影响
  • 4.2.2 硫酸锌浓度的影响
  • 4.2.3 硝基苯浓度的影响
  • 4.2.4 体系酸度对PAP产率的影响
  • 4.2.5 通电量对反应的影响
  • 4.2.6 电解温度的影响
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录 分光光度法测定硝基苯电解还原液中的对氨基苯酚
  • 攻读学位期间主要的研究成果
  • 相关论文文献

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