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脂肪醇与氢溴酸或溴的取代反应(三)

发布时间:2018-06-21 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:2585

7. 2-溴丁烷

由仲丁醇在硫酸存在下与溴氢酸反应而得,其反应式如下:

2-溴丁烷的生产工艺流程见图14-8。

在1000 L搪瓷反应釜中加入氢溴酸330kg,慢慢加入浓硫酸30kg,再加入仲丁醇300kg,加热升温,回流反应4.0~5.0h,然后蒸出溴化物,将蒸出液放入油水分离器,分去水层,油层用水→浓盐酸→水→碳酸钠溶液依次洗涤,再用水洗涤至pH值为7,用无水氯化钙干燥,放入精馏塔中,加热升温,精馏,收集90.5~92.5℃馏分即得产品。

8. 1,4-二溴丁烷

1,4-二溴丁烷主要有四氢呋喃法和1,4-丁二醇溴化法两种生产方法。

(1)四氢呋喃法经开环、溴化而得,其反应式如下:

反应物配料比四氢呋喃:氢溴酸:硫酸为1.00:3.49:4.08(摩尔比)。在搅拌下于20℃将硫酸加入氢溴酸中,加毕,缓慢加入四氢呋喃,控制温度不超过20℃,然后加热升温至90~95℃,回流6.0h。冷却,静置分层,酸水层弃去,油层用水洗2次,用10.0%碳酸钠溶液洗涤至pH为7,所得油层即为1,4-二溴丁烷

(2) 1,4-丁二醇溴化法其反应式如下:

图14-8  2-溴丁烷生产工艺流程

氢溴酸加入反应容器中,搅拌冷却至10℃,滴加硫酸。滴加完毕,再滴加1,4-丁二醇,温度不超过15℃,搅拌0.5h。在100~110℃下保温6.0h,然后冷至室温,静置分层,取下层液用碳酸钠溶液洗至中性,用氯化钙脱水后,过滤得1,4-二溴丁烷

9. 1-溴辛烷

由正辛醇经溴化而得,报道的溴化方法有溴磷法、溴化钠-浓硫酸法及氢溴酸法。后一种方法原料易得,反应条件温和,后处理也较简单,其反应式如下:

在装有搅拌器和回流冷凝管的250mL三口烧瓶中,加入正辛醇21.5mL,搅拌和冷却下慢慢加入浓硫酸12mL,然后加入30.3mL 40.0%的HBr、四丁基溴化铵(TBAB) 0.11g,加热回流并搅拌,反应3.0h。冷却后,将酸层分去,然后加入8mL浓硫酸,充分振荡,静置后分除浓硫酸,把剩下的溴代物与等体积的50.0%的甲醇水溶液混合,加几滴酚酞后,滴加浓氨水并振荡,直到变为粉红色为止。分除水层后,有机层用50.0%甲醇水溶液洗涤,无水CaCl2干燥,蒸馏,收集199~201℃馏分,得无色液体1-溴辛烷26.3g,收率为99.0%,纯度为99.5%。

10. 1-溴异戊烷

1-溴异戊烷由异戊醇与氢溴酸在硫酸存在下作用而得,其反应式如下:

向反应罐中按配料比加入异戊醇和氢溴酸,于搅拌下加热至95~100℃,回流1.0h;在此温度下,将硫酸缓慢加入,以氢溴酸不溢出为准,在100~106℃下反应1.5h;然后蒸馏,将蒸馏液收集于分液罐,并用水洗涤后,加5.0%~7.0%碳酸钠溶液调节PH为8~9,分去水层;再用水先洗至PH为5~6为止,分尽洗液,加氯化钙脱水;再经减压蒸馏,收集118~200℃(0.021.3~0.0147MPa)馏分而得成品,收率以异戊醇计为78.0%,含量在98.0%以上。

上述工艺中,使用改性的镍钼粉代替硫酸作催化剂,产率可达90%。粉状镍钼粉用0.5 mol·L-1硫酸浸泡1h后滤干,于120℃烘干即得改性的镍钼粉。

11. 1,6-二溴己烷

1,6-二溴己烷由1,6-己二醇与三溴化磷反应而得,其反应式如下:

将1,6-己二醇与赤磷的混合物加热到100~150℃,在此温度下,滴加溴素,滴加完毕,保持此温度搅拌1.0h,混合物经冷却后加水冲稀,用乙醚萃取。乙醚萃取液用10.0%的硫代硫酸钠和水洗涤,干燥,常压蒸馏除去乙醚,减压蒸馏,收集产品,产率为71.0%。

该法存在的主要问题是:①在上述反应温度下溴化反应剧烈,反应不易控制,很难进一步扩大生产规模;②洗涤过程中容易产生乳化现象,分层效果较差。

针对上述问题,有人作了如下改进:①降低溴化反应温度,使反应在70~85℃之间进行;②用二氯甲烷代替乙醚作萃取剂。改进后的合成方法,溴化反应趋于平稳,反应易于控制,洗涤过程中油水分层效果好。在试验中,将1,6-己醇的投料量放大了13.5倍,产率达到了80.5%。

制备实例1:向装有搅拌器、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的5000mL四口烧瓶中加入2.97mo1赤磷、1,6-己二醇6.62mo1,搅拌下在水浴上加热至70℃,保持温度在70~85℃滴加6.75mo1溴,滴加完毕,保持此温度继续搅拌1.h。混合物冷却至室温,加入880mL水中,用1000mL二氯甲烷萃取。分出二氯甲烷层,用10.0%硫代硫酸钠溶液洗2次,每次1000mL,用自来水洗2次,每次用1000mL。分出油层,用无水氯化钙干燥,常压蒸除二氯甲烷。减压蒸馏,收集114~115℃(1.60×10-3MPa)馏分,即为产品(淡黄色透明液体),产率80.5%。

制备实例2:在装有回流冷凝器、搅拌器、温度计、滴液漏斗的四口烧瓶中,先加入一定量的己二醇和少量的氢溴酸,室温下充分搅拌,使两者充分溶解;然后升温至40℃,用滴液漏斗缓慢加入浓硫酸,当浓硫酸加完后,把剩余的氢溴酸加入至反应器中再缓慢升温,控制在1.5h左右达到回流,反应一段时间后,分别用等体积的水、5%纯碱溶液洗涤油相,使其呈中性,最后用水蒸气蒸馏,并用氯化钙干燥,再进行减压蒸馏,收集143~145℃、压力3.9×10-3MPa下的馏分即为产品,产率达95%以上。

12. 1-溴十二烷

1-溴十二烷以月桂醇(十二醇)为起始原料,与氢溴酸或者与溴化钠反应制得。

(1)氢溴酸法1-溴十二烷由月桂醇和氢溴酸反应而得,其反应式如下:

制备实例1:将月桂醇加入搪瓷玻璃反应釜中,搅拌冷却,慢慢加入硫酸,搅拌1.0h,再加入氢溴酸。温度逐渐升至90~95℃,搅拌反应8.0h,反应完毕,降温至30℃,静置8.0h,分出酸层,油层用稀碱液调节pH至8,分去碱液,再以50.0%乙醇洗涤2次,然后减压蒸馏,收集140~200℃(3.32×10-3 MPa)馏分,得精制的1-溴十二烷,收率达90.0%以上。

制备实例2:称取80g月桂醇放到研钵中捣碎(月桂醇的熔点为24℃),加到装有搅拌器和球形冷凝管的500mL四口烧瓶中,再加入47%氢溴酸148g,在搅拌和冷凝下用滴液漏斗慢慢滴加浓H2SO4 24mL,加热搅拌至回流温度(126~128℃),反应液为橙色,在此温度下搅拌反应5~6h,然后趁热加100mL水稀释反应液,将反应液倒入分液漏斗中,静置分层,上层为有机相,下层为酸层,将下层酸液分去。用水、5%碳酸钠(水洗应彻底,以免碳酸钠洗时产生大量气泡),将有机层进行减压蒸馏,收集215~220℃、压力0.0263MPa的馏分,得浅黄色液体104g,含量为95%,收率为92.2%。

(2)溴化钠法1-溴十二烷由月桂醇和溴化钠反应而得,其反应式如下:

向250mL三口烧瓶中加入月桂醇47g,再缓慢加入98.0%硫酸30g,在油浴上于110℃搅拌反应1.0h后,冷却至50℃以下,用漏斗慢慢加入50.0%硫酸50g和溴化钠31g,慢慢搅拌,缓缓升温至60~100℃,再在90~100℃下反应4.0h,用水蒸气蒸馏。然后,静置过夜,分出水层。油层用无水氯化钙干燥,减压蒸馏,收集155~160℃(2.67×10-3 MPa)馏分即为成品。

(3)溴化法以十二醇、赤磷及溴为原料制得,其反应式如下:

3Br+2P→2PBr3

3CH3(CH2)11OH+PBr3→3CH3(CH2)11Br+H3PO3

将186g十二醇、10g赤磷依次加入500mL反应瓶中,搅拌,升温至100℃,在剧烈搅拌下,滴加100g溴素,控制温度在130~140℃。滴加完毕,在此条件下继续反应1.0h。反应物冷却至室温,过滤,以除去未反应的磷,所得滤液用100mL乙醇和95.0%乙醇50mL洗涤2次,分去上层醇液,下层油状物用等体积饱和食盐水洗2次,再用等体积2.0%碳酸钠溶液洗1次,以控制酸度,使pH=7~8,最后水洗1次,减压蒸馏,收集140~160℃(2.67×10-3 MPa)馏分,得产品220g,含量99.0%,以十二醇计,其收率为88.3%。

13. 2,3-二溴丙醇

2,3-二溴丙醇由丙烯醇与溴加成而得,其反应式如下:

制备实例1:将丙烯醇加入四氯化碳溶剂中,在25~27℃加溴进行溴化,在(50±2)℃保温1.0h,然后蒸馏,回收四氯化碳,用水和碳酸钠洗至pH=7~8,干燥,过滤,减压蒸馏,收集120~160℃[(2.00~2.67)×10-3 MPa]馏分即为成品。

制备实例2:将丙烯醇加入反应容器内,搅拌冷却至10℃以下,滴加溴素。控制滴加速度,使反应温度不超过20℃;滴加完毕,在室温下搅拌1.5h,再加水搅拌10min,静置后分取油层,然后加碳酸钠溶液中和至中性;静置,取油层减压蒸馏,收集115~125℃[(4.0~5.33)×10-3 MPa]馏分,得2,3-二溴丙醇,收率75.0%。

14. 4-溴丁醇

4-溴丁醇由1,4-丁二醇与HBr反应而得,其反应式如下:

在连续回流萃取装置的反应瓶内,加入1,4-丁二醇54.3g、新蒸过的HBr(48.0%)303g及新制得的CuBr约10g,在反应瓶及萃取瓶内加入适量的甲苯作为萃取剂。先加热萃取烧瓶,使之回流萃取,然后加热反应瓶,反应瓶外浴温保持在40℃左右,每24.0h换一次萃取剂甲苯,连续反应24.0×7.0h。停止反应后,用饱和NaHCO3溶液中和甲苯溶液中的酸,饱和NaCI溶液洗涤,MgSO4干燥,得4-溴丁醇的甲苯溶液。

相关链接:脂肪醇与氢溴酸或溴的取代反应(二)

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