乙酰丙酮畢業(yè)論文2

1、<p>　　編 號： </p><p>　　審定成績： </p><p><b>　　重慶郵電大學</b></p><p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　填表時間： 年 月</p><p>　　重慶郵電大學教務

2、處制</p><p>　設計（論文）題目：乙酰丙酮的合成工藝探索</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　乙酰丙酮（AA）作為一種中間體在醫(yī)藥化工領域中有著廣泛的應用。我國主要用于磺胺二甲嘧啶，在歐美獸藥和飼料添加劑行業(yè)中。在日本主要用于開發(fā)催化劑和助催化劑領域。以乙酰丙酮為試劑，測定水、白酒、空氣等體系中甲醛的含量。乙

3、酰丙酮是二齒配體螯合劑，可用作對絕大多數金屬離子的分析試劑，稀有貴金屬的萃取劑在工業(yè)生產和環(huán)境化學方面有重要意義。</p><p>　　本文采用采用乙酰乙酸乙酯—醋酐法合成乙酰丙酮，以乙酰乙酸乙酯：醋酸酐（1:1.05-1.10）比例反應，加入相當于醋酸酐質量0.5%的氧化鎂作為催化劑，控制反應溫度130℃-140℃，反應15h，抽濾，將濾液蒸餾，收集132-138℃餾分，收率達70%。希望通過對此工藝的研究，改

4、變乙酰丙酮的生產途徑，達到良好的經濟效益與社會效益。</p><p>　　【關鍵詞】乙酰乙酸乙酯 氧化鎂 催化 乙酰丙酮</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Acetylacetone (AA) as an intermediate in the pharmaceutical and chemical fi

5、elds has a wide range of applications. Sulfamethazinum country mainly used in Europe and veterinary drugs and feed additives industry. In Japan, mainly for the development field catalyst and cocatalyst. Acetylacetone as

6、reagents, water, wine, air, etc. The content of formaldehyde in the system. Acetylacetonate ligand is bidentate chelating metal ions can be used for most analytical reagents, rare precious metal extraction</p><

7、;p>　　In this paper, using ethyl acetoacetate - Synthesis of acetic anhydride acetylacetone, ethyl acetoacetate: Acetic anhydride (1:1.05-1.10) ratio of the reaction, adding the equivalent mass of 0.5% acetic anhydride

8、, magnesium oxide as a catalyst, the reaction temperature 130 ℃ -140 ℃, reaction 15h, filtered, and the filtrate was distilled, collecting 132-138 ℃ distillate yield of 70%. Hope that through this process of change acety

9、lacetone production routes, to achieve good economic and social bene</p><p>　　【Key words】 Ethylacetoacetate catalytic magnesium acetylacetonate</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&g

10、t;<b>　　前 言1</b></p><p>　　第一章文獻綜述2</p><p>　　一、乙酰丙酮的性質2</p><p>　　二、乙酰丙酮的合成線路2</p><p>　　三、合成線路的選擇5</p><p>　　四、乙酰乙酸乙酯—醋酐法利潤分析6</p>&l

11、t;p>　　五、本文的研究目的6</p><p>　　第二章 實驗部分7</p><p>　　第一節(jié)實驗概述7</p><p>　　一、藥品和儀器型號7</p><p><b>　　二、實驗原理7</b></p><p>　　第二節(jié) 實驗內容10</p><

12、p>　　一、探索合適的催化劑10</p><p>　　二、TLC上點的分析13</p><p>　　三、實驗中出現的問題與解決辦法13</p><p>　　四、最佳實驗條件的選擇15</p><p>　　五、產品的精制17</p><p>　　第三章 總結與展望18</p><p&

13、gt;<b>　　第一節(jié) 總結18</b></p><p><b>　　第二節(jié) 展望18</b></p><p><b>　　致 謝20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　附 錄22&

14、lt;/b></p><p><b>　　一、英文原文22</b></p><p><b>　　二、英文翻譯30</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　乙酰丙酮（AA）是典型的1,3—二羰基化合物，作為一種中間體，在醫(yī)藥化工領域中有著

15、廣泛的應用范圍。在醫(yī)藥工業(yè)中，我國主要用于合成磺胺二甲嘧啶，抗病毒劑WIN51711的中間體3,5-二甲基異噁唑，糖尿病藥物AD-58的中間體，3,5-二甲基吡唑以及用于Combes合成法合成喹啉衍生物等。在歐美獸藥和飼料添加劑行業(yè)中，主要用于合成具有抗菌作用的痢菌凈和抗雞球蟲的尼卡巴嗪的原料--4,6-二甲基-2-嘧啶醇。在日本主要用在開發(fā)催化劑和助催化劑相關領域，如用于環(huán)辛四烯、醌、醌氫醌羰基化反應，不飽和酮等低分子化合物的合成，氧

16、化促進劑，石油裂解、催化加氫和異構化催化劑，以及低級烯烴的聚合、1,3-二烯烴的共聚等高分子化合物的合成。以乙酰丙酮為試劑，通過利用分光光度法測定水、空氣等體系中甲醛與乙酰丙酮生成的黃色化合物以此來確定體系中甲醛的含量。此外在樹脂和膜的相關行業(yè)，其與金屬離子生成的乙酰丙酮鹽也有廣泛的應用如：催化劑，樹脂交聯劑，樹脂硬化促進劑，橡膠添加劑，超傳導薄膜、熱線反射玻璃膜以及透明導電膜的形成劑；用作汽油、潤滑油、膠粘劑的添加劑，油漆、涂料和印花

17、油墨的干燥劑，醋酸纖維溶劑[10]，鍍</p><p>　　因為乙酰丙酮下游產品種類多樣、走勢良好，需求量很大，市場前景優(yōu)良。但目前國內乙酰丙酮總的生產能力約為11kt/a，且使用工藝技術落后，難以滿足國內消費量的不斷增長，存在較大的乙酰丙酮的需求缺口，所以不得不需要從日本、德國、美國、瑞士等國家大量進口，以此來滿足與乙酰丙酮相關行業(yè)的發(fā)展需要。并且根據科學發(fā)展的綠色化學理念，發(fā)展高選擇性、高效的催化劑，簡化反應

18、步驟，減少污染排放，開發(fā)新的潔凈生產技術，實現高效的化學反應，實現“零排放”的生產工藝迫在眉睫，以此使企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造出良好的經濟效益和社會效益，在綠色化學領域有著重要的應用意義[3]。</p><p><b>　　文獻綜述</b></p><p><b>　　一、乙酰丙酮的性質</b></p><p>　　乙酰丙酮（Acet

19、ylacetonate）別名2,4-戊二酮、二乙酰基甲烷，簡稱AA，CAS No：123-54-6，危險類別：3類，副性質：6.1類，易燃，有毒，具刺激性，分子式C5H8O2，結構式CH3COCH2COCH3，分子量100.11。Pka=8.9，熔點-23℃，沸點140.6℃，相對密度=0.98,折射率=1.4494，閃點34℃，引燃溫度340℃。純品有酯的氣味，含雜質產品顯微黃色,有令人不愉快的味道。常溫下為無色或黃色透明液體。<

20、;/p><p>　　易溶于有機溶劑，如：醇、丙酮、氯仿、冰醋酸、乙醚、醛和苯等，微溶于水，水中和堿性溶液條件下不穩(wěn)定，易分解為丙酮和乙酸；在光照條件下，能夠發(fā)生自聚現象，生成褐色液體；可與許多金屬離子成鹽，如：乙酰丙酮銅為藍色針狀晶體或粉末。易溶于氯仿，溶于苯和四氯化碳。并且可與氯化鉀出現紅色的顯色反應。乙酰丙酮屬于1,3-二羰基化合物，與羰基相連的碳的氫有較強的酸性，容易發(fā)生互變異構，所以乙酰丙酮是以烯醇式與酮式兩

21、種形式的動態(tài)平衡存在，其中烯醇式異構體由于有氫鍵，易形成分子內氫鍵，使其較為穩(wěn)定，通常含量占有約82%--83%。</p><p>　　二、乙酰丙酮的合成線路</p><p>　　合成乙酰丙酮的方法比較多，目前用于生產乙酰丙酮的主要合成線路有：丙酮—乙酸乙酯法、丙酮—醋酐法、乙酰乙酸乙酯—醋酐法、乙烯酮—丙酮法、丙炔—醋酸法。</p><p>　　1.丙酮—乙酸乙酯

22、法[4]</p><p>　　將金屬鈉和冷的無水乙酸乙酯混合于反應釜中，加入乙醚作為溶劑，稀釋反應原料，減少乙酸乙酯的自身縮合，攪拌條件下滴加丙酮，反應為放熱反應需要保持反應溫度在45℃-55℃之間。乙酰丙酮在堿性條件下易分解，所以在精餾時最佳 p H值應調節(jié)在 6 ~ 6.5，收集對應溫度的餾分，得無色乙酰丙酮液體。當溫度超過70℃ 時，乙酸乙酯的反應活性增加，因而副反應容易發(fā)生，得到乙酰乙酸乙酯。</p

23、><p>　　根據反應機理此反應的縮合劑還可使用氫化鈉、氨基鈉、醇鈉等強堿。金屬鈉在工業(yè)生產中需經過熱—冷卻過程制微鈉顆粒，很活潑，易發(fā)生安全事故，所以一般不予以考慮。</p><p><b>　　2.丙酮—醋酐法</b></p><p>　　采用路易斯酸BF3作為催化劑，使用丙酮與醋酐縮合，精制即得產品乙酰丙酮。該工藝簡單，技術成熟，產率可達80

24、%-90%。但這種方法存在的缺點是 BF3屬于危險品且用量大，生產安全性較差,有大量廢液產生并且處理難度大,成本高，一般需要有與生產和處理BF3的相關設施才能夠進行生產。 </p><p>　　3.乙酰乙酸乙酯--醋酐法[6],[7]</p><p>　　向反應器中投入乙酰乙酸乙酯、醋酐和對應量的催化劑氧化鎂，混合后維持反應溫度在130℃，連續(xù)反應10-13h，然后將溫度升高到135℃--

25、140℃繼續(xù)反應5小時，使未反應完全的原料充分反應，過濾，精餾得乙酰丙酮，收率能達到約83.4%。該路線操作簡單，產率穩(wěn)定，設備投入少，污染小，但原料價格稍高，有待進一步研究。</p><p><b>　　4.丙炔—醋酸法</b></p><p>　　用丙炔與醋酸反應生成醋酸異丙烯酯，然后重拍生成乙酰丙酮，第一步是在 240—250 ℃溫度下，丙炔用量是等摩爾過量5

26、~ 6mo l，壓力在0.2 ~ 0.5Pa下為最適反應溫度，以醋酸鋅為催化劑，當醋酸的轉化率能夠達到80％時，醋酸異丙烯酯的收率可達到92％。接著第二步反應在管式反應器中進行，以450-480℃的溫度使醋酸異丙烯酯發(fā)生重排反應，待產物冷卻后，加入到澄清器澄清，然后將所得液體加入精餾塔內精餾得乙酰丙酮。該工藝因為需要大量的丙炔，來源主要依靠煉廠氣或裂解氣，因此生產乙酰丙酮的場地只適合建在煉油廠附近，以保證原料供應。</p>

27、<p>　　5. 乙烯酮—丙酮法[5]</p><p>　　根據生成乙烯酮原料的來源不同，可將生產乙酰丙酮的線路分為丙酮路線和醋酸路線兩條路線。該方法的第一步依據丙酮或醋酸發(fā)生熱裂解反應生成乙烯酮；接著第二步利用丙烯酯異構化得到乙酰烯酯； 然后在濃硫酸催化劑作用下，乙酰烯酯異構化重排生成乙酰丙酮。運用該法生產乙酰丙酮中值得注意的是由于丙酮或醋酸的裂化都屬于可逆熱分解反應，在發(fā)生裂解反應的過程中會產生一

28、氧化碳、甲烷、氫氣等一系列可燃氣體，以及乙烯酮在濃硫酸酸催化下與丙酮反應生成醋酸異丙烯酯，此反應為吸熱反應考慮在低溫下生成的醋酸異丙烯酯，進一步在催化劑的作用下，通過高溫產生異構化重排得到乙酰丙酮。催化劑的好處是反應更加單純，使副反應減少，能夠有效提高產率，增加產量。盡管乙烯酮一丙酮法仍然是合成乙酰丙酮主要的工業(yè)方法 ，但由于此路線對乙烯酮純度要求高，需在使用前以苯、二甲苯等洗滌提純，出去焦油等雜質。因此存在著高能耗、低收率且易生成聚合

29、物等缺點而且該法需裂解、精餾、提純、重排等多步操作，不符合低碳環(huán)保的理念，不足以滿足現代化學發(fā)展要求。</p><p><b>　　三、合成線路的選擇</b></p><p>　　列表列出了各合成線路的優(yōu)缺點，如表1.1</p><p>　　表1.1 合成線路對比</p><p>　　丙酮線路收率最低，且工藝復雜、能耗高

30、，不滿足綠色化學的理念以及當今低碳環(huán)保的經濟要求，不予考慮。丙酮—醋酐、丙酮—醋酸乙酯路線要用到危險化學品，存在安全隱患，且還存在一定的工藝優(yōu)化問題，本文不予考慮。丙炔—醋酸線路需用到大量丙炔，需要依托大型煉油廠產生丙炔作為反應原料，因此也不便于推廣建設。</p><p>　　余下的兩條線路，收率相差無幾，但乙酰乙酸乙酯—乙烯酮法工藝復雜、投資大，乙酰乙酸乙酯—醋酐法工藝簡單、設備要求低、投資小、在實驗室容易進行

31、理論研究，也適合中小型企業(yè)將其發(fā)展推廣。因此研究乙酰乙酸乙酯—醋酐法更具有更好的實際意義。</p><p>　　四、乙酰乙酸乙酯—醋酐法利潤分析</p><p>　　列表列出了乙酰乙酸乙酯—醋酐法路線的原料與產品的市場價格，如表1.2</p><p>　　表1.2乙酰乙酸乙酯—醋酐法路線的原料與產品的市場價格</p><p>　　由表1.2可

32、知，假設反應全部轉化</p><p>　　生產1噸乙酰丙酮過程中利潤為6988元。而產率在72%時基本持平，此收率還有很大的提升空間，扣除與生產相關的費用，如：能源價格，工人工資，設備投入等。說明只要收率足夠高就能夠發(fā)揮其潛在的經濟利益和社會效益的。</p><p><b>　　五、本文的研究目的</b></p><p>　　本文希望根據前人研

33、究成果，通過進一步研究，了解乙酰乙酸乙酯—醋酐法的反應歷程，突破關鍵技術難點，需找合適的反應條件，進一步對反應工藝進行優(yōu)化，以提高原料轉化率、減少副反應的發(fā)生，為擴大生產提供數據及經驗，使乙酰乙酸乙酯—醋酐法投產工業(yè)化成為可能。促進乙酰丙酮相關行業(yè)的蓬勃發(fā)展，創(chuàng)造更多的經濟效益與社會效益。</p><p><b>　　第二章 實驗部分</b></p><p><

34、b>　　實驗概述</b></p><p><b>　　一、藥品和儀器型號</b></p><p><b>　　1、實驗儀器</b></p><p>　　SXCL-3型數顯加熱磁力攪拌器、DF-101Z集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、旋轉蒸發(fā)器RE-52C、SHZ-D循環(huán)水式真空泵、ZF-I型三用紫外分析儀、電子

35、天平、容聲電冰箱、KQ超聲波清洗器。</p><p><b>　　2、實驗藥品</b></p><p><b>　　二、實驗原理</b></p><p><b>　?。ㄒ唬⒑铣稍?lt;/b></p><p>　　乙酰乙酸乙酯—醋酐法合成乙酰丙酮采用乙酰乙酸乙酯與醋酐混合在催化劑

36、作用下加熱生成乙酰丙酮，乙酸乙酯，二氧化碳。反應過程中需要將生成的乙酸乙酯不斷蒸出，促進反應的發(fā)生生成乙酰丙酮粗品。合成線路如下：</p><p>　　在確定合成路線后，就必須搜集整個路線中涉及到物質的物性參數，為開發(fā)工藝過程奠定基礎，對相關安全、檢測分析、設備、運輸做出一定的思考。整個反應過程中涉及的物質屬性列于表2.3</p><p>　　表2.3 原料與產品的物質性質</p&g

37、t;<p><b>　　（二）、提純原理</b></p><p><b>　　1．蒸餾與分餾原理</b></p><p><b>　　蒸餾：</b></p><p>　　液態(tài)化合物的蒸汽壓隨溫度升高而增大。當液體的蒸汽壓增大至與外界壓力相等時，即有氣泡從液體內部溢出，這種現象成為氣化。液

38、體內部不斷氣化及為沸騰，這時的溫度成為該液態(tài)化合物在當時大氣壓下的沸點，通常以101.325kpa（1arm）作為外壓的標準。</p><p>　　將液體加熱至沸點，該液體開始沸騰而逐漸變?yōu)檎魵猓拐魵馔ㄟ^冷凝裝置進行冷卻，便凝結并再度獲得這一液體，這種操作成為蒸餾。因此，蒸餾包括兩個過程，即從液體變?yōu)闅怏w的氣化過程及由氣體變?yōu)橐后w的冷凝過程。若有兩種互溶的液體混合在一起，由于其蒸汽壓不同，所以蒸氣中兩個成分的比

39、例與液體混合物中兩個成分的比例不同。蒸汽壓大（即沸點低）的成分在氣相中占的比例較大，若將這部分蒸氣冷凝下來，那么所得的冷凝液中低沸點的成分就比原混合物的增多。重復把這部分冷凝液進行蒸餾，便有可能將液體混合物中具有不同沸點的成分逐漸分開。</p><p><b>　　分餾：</b></p><p>　　分離效率高于蒸餾（被分離組分的沸點差達150℃才能用蒸餾法充分分離）

40、。實際是沸騰氣化的混合物蒸氣通過分餾柱并進行一系列的熱交換結果。當蒸氣進入分餾柱時，由于柱受外面空氣的冷卻，蒸氣中沸點較高的物質先被冷凝，結果冷凝液中含有較多高沸點的物質，蒸氣中低沸點成分就相對地增多。冷凝液向下流動時又與上升的蒸氣接觸（在填料表面進行），兩者之間進行熱交換，上升的蒸氣中高沸點的物質又被冷凝下來，低沸點物質蒸氣繼續(xù)上升；冷凝液中低沸點的物質被氣化，而高沸點者仍呈液態(tài)。經過多次的液相與氣相的熱交換之后，低沸點的物質不斷上升

41、，最終被蒸餾出來，而高沸點的物質則不斷流回熱容器中，結果使不同沸點的物質得到分離。</p><p><b>　　2．蒸餾操作的應用</b></p><p>　　凡加熱到沸點而不分解的化合物，都可以進行蒸餾。主要用于：</p><p>　　分離液體化合物，但只能當混合物各成分的沸點間有較大差異（如 30℃以上）時才能有效地進行分離；</

42、p><p><b>　　測定化合物的沸點；</b></p><p>　　提純液體及低熔點固體，以除去不揮發(fā)的雜質；</p><p>　　回收溶劑，或濃縮溶液。</p><p>　　由物性表2.3因乙酰乙酸乙酯與乙酰丙酮沸點相差不是特別大，所以要實現乙酰乙酸乙酯與乙酰丙酮的充分分離最好選擇分餾操作。</p>&l

43、t;p><b>　　（三）實驗裝置</b></p><p>　　合成裝置如圖2.1。150ml的三口瓶被固定在鐵架臺上，燒瓶的有口插上0-200℃的水銀溫度計，用于檢測控制反應液溫度，左口用塞子塞住，中口插蒸餾頭，組裝成蒸餾裝置。由于乙酸乙酯沸點77℃，易氣化，所以反應生成的乙酸乙酯容易蒸出。以此用來促進反應的正向進行。反應完全之后經過抽濾，將濾液裝入精餾裝置，精餾收集相應餾分。<

44、;/p><p><b>　　圖2.1</b></p><p><b>　　第二節(jié) 實驗內容</b></p><p>　　一、探索合適的催化劑</p><p>　　（一）、實驗問題的提出</p><p>　　有文獻表明，乙酰乙酸乙酯—醋酐法制乙酰丙酮路線中可以用Al2O3，MgO兩

45、性氧化物或堿土金屬氧化物做為反應的催化劑，因此考慮用ZnO，CaO作為代替物以探究其是否也有相關的催化作用并驗證這些氧化物的催化效果，以確定最好的催化劑。</p><p>　?。ǘ?、實驗結果對比</p><p>　　1. Al2O3作為催化劑[8]</p><p>　　操作：取1.3g乙酰乙酸乙酯和1.2g醋酸酐，加入0.015g Al2O3在125℃反應。<

46、;/p><p>　　現象：約反應40分鐘后，反應液呈淡黃色。隨著時間的進行逐漸加深。130分鐘后點板分析，結果如圖2.2。</p><p><b>　　圖2.2</b></p><p>　　2.ZnO作為催化劑</p><p>　　操作：取1.3g乙酰乙酸乙酯和1.2g醋酸酐，加入0.015g ZnO在135℃反應。<

47、/p><p>　　現象：約反應40分鐘后，反應液呈淡黃色。隨著時間的進行逐漸加深。90分鐘后點板分析，結果如圖2.3。</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p>　　3.CaO作為催化劑</p><p>　　操作：取0.66g乙酰乙酸乙酯和0.6g醋酸酐，加入0.015gCaO在135℃反應。</p

48、><p>　　現象：約反應40分鐘后，反應液呈淡黃色。隨著時間的進行逐漸加深。2.5小時后點板分析，結果如圖2.4。</p><p><b>　　圖2.5</b></p><p>　　4.MgO作為催化劑</p><p>　　操作：取39g乙酰乙酸乙酯和33g醋酸酐，加入1.75gMgO在135℃反應。</p>

49、<p>　　現象：在逐漸升溫過程中，當溫度高于100℃，反應液開始變澄清，溶液淡黃色逐漸加深。隨著時間的進行逐漸加深。6.5小時后點板分析，結果如圖2.5。</p><p><b>　　圖2.5</b></p><p><b>　?。ㄈ嶒炐〗Y</b></p><p>　　根據板上的情況可以得知，反應是屬于

50、一個平衡反應，反應在相當長的一段時間里都還有原料存在，不能夠完全反應。所以就要求在催化劑作用下，原料能在長時間加熱條件下，不產生副反應，要求反應單一。從上述結果來看，Al2O3、ZnO、CaO都不適合用于催化乙酰乙酸乙酯生成乙酰丙酮，所以MgO便是最為適合作為催化劑。</p><p>　　二、TLC上點的分析</p><p>　　根據乙酰乙酸乙酯—醋酐法的反應歷程，得知反應會產生中間產物二

51、乙酰乙酸乙酯，所以反應過程中板上至少會出現三個點----乙酰乙酸乙酯、二乙酰乙酸乙酯、乙酰丙酮。那么這三個物質在TLC中對應的位置應該在什么地方呢？對此做了如下實驗：將乙酰乙酸乙酯鈉鹽與醋酸酐混合加熱攪拌。</p><p>　　反應結果在TLC上的表現如圖2.6</p><p><b>　　圖2.6</b></p><p>　　并且將鈉鹽反應液

52、加入鹽酸水解發(fā)現圖2.6中第一個點消失了，第四個點依舊存在。以及在跟蹤MgO作催化劑的實驗中發(fā)現反應到最后，第一個點會消失轉化為其他物質。由此可以推測第一個點為二乙酰乙酸乙酯。</p><p>　　以MgO作催化劑的實驗中，反應液蒸餾得到餾分溫度為132℃-138℃無色透明液體物質。TLC檢查，與標準品對照，顯示為圖2.6第二點的位置，因此初步可以斷定第二個點為產物點。</p><p>　

53、　三、實驗中出現的問題與解決辦法</p><p>　　1、加熱器的選擇問題</p><p>　　根據文獻所述重復實驗，發(fā)現催化劑MgO會與反應液產生大量的白色沉淀。使得反應液黏度增大，無法攪動。因為乙酰丙酮是一個非常常見的二齒配體，能與大多數金屬離子形成配合物，如：Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Al，Ca，Mg，Mo，Ru，Re，U，Th，Ce，Na，K，Rb，Cs，V，Cr，Mn等[9]

54、。</p><p>　　白色固體一般是先出現在燒瓶壁上。因而最初做實驗時，并不了解反應現象，用的是電熱套型的加熱器，因而在燒瓶的氣液交界處特別容易形成固體。并且附著在瓶壁上越來越多。而且此反應所需反應時間比較長，往往要十幾個小時，由于這也固體的形成以及長時間的加熱，這些固體會變黑產生分解現象。</p><p>　　因此在以后的實驗中，一律采用的是電熱板加熱器，使反應瓶接觸熱源的位置只在反應

55、液面以下。</p><p>　　2、催化劑MgO的加入量問題</p><p>　　按照文獻所述，加入相應的MgO，反應液幾乎全部變成了固體，所以到底要加多少MgO作為催化劑，還需要進行實驗來予以說明。</p><p>　　3、縮短反應時間問題</p><p>　　由于反應時間比較長，也就是說能源與成本就相對較大，生產周期較長，相同時間產量就小

56、。因此想辦法縮短反應時間也是獲得利潤的有力途徑。希望通過增加催化劑的量來加快反應的速率。但如前文所說增加催化劑的量會產生大量固體不利于反應。因此試圖向反應體系中加入有機溶劑溶解和分散反應中的固體物質。由于根據反復實驗表明，氧化鎂做催化劑脫乙酸乙酯步溫度應當高于120℃。因此想到用DMF或DMSO做溶劑進行嘗試。</p><p>　　取1.3g乙酰乙酸乙酯和1.02g醋酸酐混合于50ml單口瓶中，加入0.5gDMF

57、或DMSO及10%（醋酐量）的MgO進行反應。TLC檢查結果如圖2.7：</p><p><b>　　圖2.7</b></p><p>　　反應過程中出現了更多的雜質并且隨著時間的延長反應更加復雜，雜質更多。因此想通過加入溶劑以增加催化劑的量來縮短反應時間的這一想法行不通。</p><p>　　4、蒸餾提純中的問題</p><

58、;p>　　在通過用蒸餾的方式提純過程中，隨著乙酰丙酮的蒸出，逐漸減少，使得蒸餾瓶里面蒸汽壓減小，而始終在反應殘夜中存在著一定量的乙酰丙酮，因此殘留液應當收集在一起進一步進行蒸餾。并且在反應液的濾液中可能存在著少量的鎂離子，在蒸餾過程中會形成固態(tài)物質，而且這些物質往往是先附在蒸餾的沸石表面，而使蒸餾液中的氣化中心消失，產生暴沸現象。所以在蒸餾過程中往往需要用到攪拌器進行攪拌來消除暴沸現象。</p><p>　

59、　四、最佳實驗條件的選擇</p><p>　　選定了反應路線與催化劑，就要確定反應的物料配比，反應溫度，催化劑用量，反應時間，加熱方式，加料方式，以得到合成乙酰丙酮最好的結果。</p><p><b>　　1、物料配比</b></p><p>　　從原料的價格上來講乙酰乙酸乙酯與醋酸酐比較，乙酰乙酸乙酯的價格遠高于醋酸酐的價格；從反應的結果上來

60、說，醋酸酐的沸點為138.6℃，乙酰丙酮的沸點為140.6℃，而最后反應處理是依靠精餾得到產品，很難將醋酸酐與乙酰丙酮分離開，再結合化學平衡的因素，所以乙酰乙酸乙酯與醋酸酐的物料配比本實驗確定為1:（1.05~1.10）之間。</p><p><b>　　2、反應溫度</b></p><p>　　根據反應的現象，表明溫度低于120℃，脫乙酸乙酯步進行緩慢。所以反應溫度

61、控制在125℃-145℃范圍。</p><p><b>　　3、催化劑用量</b></p><p>　　催化劑提供反應活性中心，其數量多少對反應速度至關重要。但催化劑過多，易引起副反應生成更多副產物。例如本實驗用MgO做催化劑，一般會生成相當于MgO質量3-5倍的固體。根據文獻提供的資料，用相當于醋酐量3%的MgO重復實驗得到大量固體，并且乙酰丙酮收率不高。選擇了醋酐

62、質量0.1—2.5%作為其用量的探索范圍。其收率見表2.4，催化劑用量—收率關系圖為圖2.8。</p><p>　　表2.4 催化劑用量對應的收率</p><p>　　圖2.8 催化劑用量—收率關系圖</p><p>　　由圖2.8可知催化劑用量為醋酐的0.65%左右對應的收率最大。</p><p><b>　　4、反應時間<

63、/b></p><p>　　根據反應實驗現象，在TLC檢測下發(fā)現，在MgO的催化下反應時間14h以上乙酰乙酸乙酯才能夠被作用完全。</p><p><b>　　5、加料方式</b></p><p><b>　　1）反應跟蹤</b></p><p>　　將26.0g乙酰乙酸乙酯與21.42g醋酸

64、酐混合于150ml三口燒瓶中加入0.021gMgO在溫度130-145℃下反應。30分鐘開始蒸出乙酸乙酯，分別在反應1小時，2小時，6小時，8小時，12小時時刻進行TLC檢測，結果如圖2.9</p><p>　　圖2.9 不同時間下反應液的變化</p><p>　　1h 2h 6h 8h 12h</p><p>　　經過反

65、復實驗，發(fā)現每次反應都不可避免的要產生第4的一個點，且此點比乙酰丙酮的點先出現。此物質不溶于酸堿，并且使用常壓蒸餾很難將其蒸出。試圖通過改變加料順序消除其產生。</p><p>　　2）滴加乙酰乙酸乙酯</p><p>　　將0.107g氧化鎂與21.42g醋酸酐混合于150ml三口燒瓶中，用DF-101Z集熱式恒溫加熱磁力攪拌器加熱到120℃，然后開始以20s/滴的速率滴加26.0g乙酰

66、乙酸乙酯。9小時后點板副反應依舊發(fā)生。經過16h反應后，抽濾得到0.35g固體。將濾液蒸餾，得120—130℃餾分4.90g，130—140℃餾分9.17g。經與標準品對照證明是同一物質，收率為70.35%。由此可知與表2.4對應的收率相差不大，所以滴加乙酰乙酸乙酯對收率沒有太大影響。</p><p><b>　　3）滴加醋酸酐</b></p><p>　　將0.10

67、7g氧化鎂與26.0g乙酰乙酸乙酯混合于150ml三口燒瓶中，DF-101Z集熱式恒溫加熱磁力攪拌器加熱到120℃，然后經過3h將21.42g醋酸酐滴加進反應瓶中。經過15h反應，結果與2）相同。</p><p>　　最后，由于最初實驗裝置都是在白天進行組裝，進行反應，長時間反應后反應液會變成紅褐色液體。根據前文所述乙酰丙酮光照后會發(fā)生自聚反應，變?yōu)楹稚后w。所以防止乙酰丙酮自聚，反應裝置應該在避免光照條件下進行

68、。</p><p><b>　　五、產品的精制</b></p><p>　　將20%的乙酰丙酮粗品溶于80%苯中，然后與等體積的蒸餾水振蕩3h，易溶于水的乙酸分配到水相中，而乙酰丙酮則溶于苯中，再蒸去苯得到乙酰丙酮。</p><p><b>　　第三章 總結與展望</b></p><p><b

69、>　　第一節(jié) 總結</b></p><p>　　本文探索了以乙酰乙酸乙酯和醋酸酐為原料合成乙酰丙酮的工藝路線。確定了其最佳的原料配比，反應溫度，反應時間，加熱方式，催化劑種類及其用量，以及在確定反應歷程的過程中對在反應中出現的問題提出了解決方案和合理的猜想，并將其做了實驗驗證，雖然結果并不一定是自己推測的那樣，但也就證明了這樣的思路行不通，以此說明在以后的工作中需要需找另外的方向來解決這些問題。

70、該工藝為：</p><p>　　26.0g乙酰乙酸乙酯與21.42g醋酸酐在相當于醋酸酐質量0.5%的氧化鎂（0.107g）的催化劑，裝入三口瓶中，控制溫度在130℃，反應12小時，反應后期可升高溫度進一步反應?？偣卜磻?5小時反應完全。其中同時蒸出反應產生的乙酸乙酯以促進反應的進行。并且應當盡量避免光照，因為乙酰丙酮在光照條件下易發(fā)生自聚現象生成棕紅色物質。反應完成后將反應液抽濾，用乙酸乙酯洗滌，將濾液蒸餾，收

71、集132℃-138℃餾分。收率能夠達到70%。</p><p>　　由此工藝路線可知，該路線投資少，操作方便，設備要求簡單，反應條件比較靈活，生產環(huán)保無污染。</p><p><b>　　第二節(jié) 展望</b></p><p>　　目前生產乙酰丙酮廣泛采用丙酮法，因為其原料成本低，但此法收率低，能源消耗高，設備投入大等諸多的缺點。而通過乙酰乙酸乙

72、酯—醋酸酐法的研究得知采用乙酰乙酸乙酯—醋酸酐法優(yōu)點諸多，反應比較溫和，利于自動化操作，能源消耗較低，幾乎不會產生“三廢”問題，能夠滿足環(huán)保要求，但原料成本偏高。因此，一方面需要需找合適的方法，反應條件提高反應收率，另一方面想辦法降低原料成本，才能帶來更好的經濟效益，以推動乙酰丙酮相關產業(yè)的發(fā)展。</p><p>　　本文在合成乙酰丙酮過程中，收率只有70%。由于時間和能力等原因，在提高其收率的工作還需要在日后進

73、一步研究。此反應過程中產生的第四個點的副反應生成的什么物質，需要再作研究。并且有理由猜測真正促進乙酰乙酸乙酯生成乙酰丙酮的物質是第四個點的物質，因為根據實驗反應跟蹤的情況發(fā)現，只有當此物質生成后才會生成相應的乙酰丙酮。這一推測有待以后去證明。</p><p>　　以及反應生成的固體物質應該是乙酰丙酮鎂，因為此固體用1:1鹽酸溶解后用乙酸乙酯萃取得到了乙酰丙酮，因此它的相關處理也有待研究。</p>&

74、lt;p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本文在撰寫的過程中，得到了導師陳義文老師的悉心指導。在論文的選題、文獻參考、邏輯結構等方面均給予了極大的幫助。畢業(yè)設計過程中，導師陳義文老師自始至終關注本文實驗，密切關心實驗進展，在遇到問題及時提出相應解決辦法和解決思路，使課題研究順利進行。在實驗操作中遇到的很多問題，老師不折不撓、勇于開拓、積極實驗的精神以及對學生的關心愛護之

75、情始終鞭策和鼓舞著學生不斷進取。老師的淵博學識，開闊視野，嚴謹治學和待人寬厚的品行都讓我無比敬佩和崇拜，深深地影響了我日后的學習和生活，讓我的思考問題廣度得到開拓，將我引入了更加深遠的平臺。</p><p>　　同時感謝衡林森老師經常給予我專業(yè)的意見，幫助我解決實驗中的問題，讓我有新的思路，也讓我明白理論知識和實驗經驗都是要腳踏實地慢慢積累。也要感謝實驗室的師姐、師弟、師妹和同學，在你們的幫助下實驗才能順利的完成

76、，和你們的相處很愉快，是你們陪伴讓實驗室不在寂靜，充滿歡笑，讓反復重復的實驗顯得不那么枯燥。四年大學時光恍如隔世，在重慶郵電大學生物信息學院的領導和老師們熱情幫助和深切關懷，不僅傳授我專業(yè)知識，同時洗滌我的心靈，教會我為人處世的道理，樹立正確的世界觀、人生觀、價值觀，讓我在大學的四年里不管從理論知識還是人格的塑造上都有了很大的提高，讓我在大學的校園里不斷經受洗禮之后，成長為一個足夠成熟的，能夠經受社會考驗的社會人。再感謝我大學本科階段的

77、同窗們，正是有了你們的陪伴，才讓我的大學時光有了別樣的精彩，綻放了我人生中最寶貴的青春年華。你們將成為我記憶深處最神秘的財富。你們是臨近畢業(yè)最能牽動我心弦的故人。</p><p>　　其次，我還要感謝的是一直在背后默默地為我犧牲、支持我、鼓勵我、時時掛念我的父母，正是你們的無私呵護，才能夠給我一個如此舒適的環(huán)境讓我茁壯成長。</p><p>　　最后，在此謹對百忙之中抽出時間對我的論文進行

78、評審的專家以及論文答辯小組的老師們表示衷心的感謝！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　裴文,王勤,董志剛,沈忱. 一種乙酰丙酮的綠色合成方法[P]. CN 101157603 B, 2010. </p><p>　　王勤,董志剛,裴文. 乙酰丙酮的合成及應用[J]. 化工生產與技術, 2009, 16(1). &

79、lt;/p><p>　　鎮(zhèn)文. 乙酰丙酮的生產應用及市場分析[J]．精細化工原料及中間體，2004，2：17-22．</p><p>　　操來章. 乙酰丙酮的合成及其反應機理[J]. 化工生產與技術, 1994,2：14-17．</p><p>　　慶月. 乙酰丙酮生產工藝的選擇[J].醫(yī)藥化工，2005,8:22-27.</p><p>　　鄭

80、海濤,張娟.超細氧化鎂催化合成乙酰丙酮的研究[J]. 遼寧化工，2002,1（31）:1-3．</p><p>　　宋海燕,安峰,王潔,董廣前.高活性氧化鎂催化合成乙酰丙酮的工藝研究[J]．化工科技市場，2008，12(31)：22-23．</p><p>　　費玉元,費錦華. 固體堿Al2O3催化合成乙酰丙酮的新工藝[J]．中國化工貿易，2012,8:144．</p>&l

81、t;p>　　Mihir Kanti Chaudhurl,Sanjay Kumar Dehury,Siddhartha Sankar Dhar. Process for making metal acetylacetonates[P]. US7282573B2, 2007. </p><p>　　任相敏等. 乙酰丙酮市場及發(fā)展建議[J]. 化工科技市場,2002.</p><p>　　

82、廖顯威,鄧嘉莉,趙穎,吳學梅,蘇宇.張偉，鋰、鈉、鎂的乙酰丙酮配合物的核磁共振碳譜理論計算[J]．無機化學學報，2005，8（21）：1199-1202．</p><p>　　陳平,劉勝平,宋永賢,彭新生. 乙酰丙酮金屬絡合物對酸酐固化環(huán)氧樹脂體系潛伏性促進作用的研究[J]. 高分子學報, 1993，4：485-489．</p><p>　　吳光華,張愛娟. 乙酰丙酮和其金屬絡合物的合成[

83、J]. 精細化工及中間體, 2007,4:11-13. </p><p>　　李運山,楊小林,張文雯,黃一波. 磁性陰離子交換樹脂催化合成乙酰丙酮的研究[J]. 化工中間體，2009,7:32-36. </p><p>　　肖淑紅.共促進劑2，4-戊二酮（乙酰丙酮）在不飽和聚酯樹脂中的應用[J]. 網絡聚合物材料通訊. </p><p>　　宋海燕,王潔,董廣杰,魏

84、清. 一種乙酰丙酮的合成制備方法[J]．CN1944370A，2007.</p><p><b>　　附 錄</b></p><p><b>　　一、英文原文</b></p><p>　　Synthesis of the 8-Aminoquinoline Antimalarial 5-Fluoroprimaquine &l

85、t;/p><p>　　Abstract:Several approaches to the synthesis of 5-fluoro-6-methoxy-8-nitroquinoline 5, the key intermediate required for the synthesis of 5-fluoroprimaquine, were investigated. In one approach,5-chlo

86、ro-6-methoxy-8-nitroquinoline was synthesised and treated with a variety of nucleophilic sources of fluoride. In another approach,electrophilic substitution of 6-methoxy-8-nitroquinoline with (N-fluorosulfonimide, NFSI)

87、was investigated. The final approach to 5 involved a modifiedSkraup reaction of 5</p><p>　　Introduction</p><p>　　Primaquine,1, an 8-aminoquinoline antimalarial, plays a unique role in the treatm

88、ent of malaria in that it is the only drug capable of eliminating the persistent liver forms of the parasite responsible for relapses in Plasmodium vivax and Plasmodium ovale infections. 1 The clinical usefulness of prim

89、aquine is limited, however, by its toxic side-effects which include methaemoglobinaemia and in certain circumstances haemolytic anaemia. 27 The observed side-effects of primaquine are generally accep</p><p>

90、　　These latter effects can be attributed to the corresponding quinonimine derivatives 9,10 (Scheme 1) which together with hydrogen peroxide are the main products of the fast autoxidation undergone by these metabolites at

91、 neutral pH.11。 Since 5-hydroxylation results in the formation of potentially toxic quinonimine metabolites, we have attempted to block this pathway by introduction of fluorine at this position. Previous approaches 12 to

92、 the related 5-fluoropamaquine failed, since the key intermedi</p><p>　　Results and Discussion</p><p>　　In this study, comparison of three approaches to the synthesis of the required intermedia

93、te 5-fluoro-6-methoxy- 8-nitroquinoline 5 is made. It was envisaged that 5 would be readily accessible by electrophilic substitution of 6-methoxy-8-nitroquinoline with an appropriate fluorinating agent such as NFS113 or

94、NFPT. 14'1s Reaction of 6-methoxy-8-nitroquinoline with NFPT in refluxing 1,1,2-trichloroethane resulted in the formation of polymeric tars with no evidence for product formation. However, tr</p><p>　　In

95、 addition to the required fluoroquinoline, the sulfonimide 6 (20%) was obtained. This product is proposed to have arisen by nucleophilic aromatic substitution of 5 with the side product dibenzene sulfonimide. In an indep

96、endent experiment, 5 was transformed in high yield to the corresponding by product 6 in 70% yield. 16 Thus, it was apparent that formation of 5 was compromised by this unwanted side reaction and an alternative preparatio

97、n was undertaken.</p><p>　　Nucleophilic aromatic substitution of activated halogenobenzenes with alkali metal fluorides is an important route to fluorinated aromatics. 17 In particular, it has been shown tha

98、t the chlorine atom in 4-chloronitrobenzene can be replaced routinely by fluorine by treatment with an alkali metal fluoride in refluxing solvents such as dimethylformamide (DMF), or dimethylsulfoxide (DMSO).18 By analog

99、y, the chlorine atom at the 5-position of 5-chloro-6-methoxy-8-nitroquinoline 719 is activated and m</p><p>　　General. 1H NMR were recorded on a Bruker ACE 200 spectrometer operating at 200MHz. CDC13 was use

100、d as the solvent. I.R. spectra are for nujol mulls. Mass spectra were recorded under electron impact at 70 meV on a VG Micromass 7070E instrument. Microanalyses were performed in the microanalytical laboratory at Liverpo

101、ol University. Melting points were recorded on a Reichert hot stage apparatus and are uncorrected. Flash column chromatography was performed using Merck 9385 silica as the stationary </p><p>　　5-Fluoro-6-met

102、hoxy-8-nitroquinoline (5) </p><p>　　(Preparation via Electrophilic Fluorination). 6-Methoxy-8-nitroquinoline (0.50 g, 2.45 mmol) and N- fluorobenzenesulfonimide (NFSI) (3.85 g, 0.012 mol) were heated at 130

103、°C for 3 h. The reaction mixture was allowed to cool and was dissolved in 100 ml of dichloromethane. The mixture was washed with sodium thiosulfate (10 % solution, I00 ml), saturated sodium bicarbonate solution and

104、then with water (3 x 75 ml). The organic layer was separated and dried (MgSO4). Column chromatography using dichlor</p><p>　　The other major product, a yellow solid, obtained from the column was identified a

105、s the dibenzene sulfonimide product 6 (0.107 g, 22 %) 1H NMR, ~ 8.91 (1H, dd, JH-H = 4.12 Hz and 1.64 Hz, ArH), 7.5-8.0 (12H, m, 2 x C6H5, Ar-H), 7.35 (1H, dd, JH-H = 8.52 Hz and 4.12 Hz, 3.60 (3H, s, OCH3); MS m/z 499 (

106、M+, 100 %), 358 (46 %), 232 (28 %), 187 (41%)</p><p>　　5,6-Dimethoxy-8-nitroquinoline</p><p>　　This compound was prepared by the modified Skraup reaction of 3,4-dirnethoxy-6-nitroaniline as desc

107、ribed by Elderfield. 2° The yield obtained was 70 %.1H NMR, 8 9.00 (1H, dd, JH-H = 3.85 Hz and 1.65 Hz, ArH), 8.55 (1H, dd, JH-H = 8.25 Hz and 1.65 Hz, Ar-H), 8.03 (1H, s, Ar-H), 7.51 (1H, dd, JH-H = 8.25 Hz and JH-

108、H = 3.85 Hz, Ar-H), 4.13 (3H, s, -OCH3), 4.07 (3H, s, -OCH3); MS m/z 234 (M +, 100 %), 204 (40 %), 102 (40 %); HRMS m/z 234.06420, (C11H10N2O4 requires 234.06406).</p><p>　　5-Chloro-6-methoxy-8-nitroquinolin

109、e (7)</p><p>　　This compound was prepared by acid-catalysed hydrolysis of 5,6-dimethoxy-8-nitroquinoline and treatment of the resultant 5-hydroxy-6-methoxy compound with phosphorus oxychloride as described

110、by Fuson. 19 m.p. 204-205 °C (lit. m.p. 204 °C); 1H NMR, 8 9.05 (1H, dd, JH-H = 3.85 Hz and 1.10 Hz, ArH), 8.65 (1H, dd, JH-H = 8.25 Hz and 1.65 Hz, Ar-H), 7.90 (1H, s, Ar-H), 7.62 (1H, dd, JH-H = 8.25 Hz and J