原甲酸三乙酯合成工藝中微量水分的脫除

王超（大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037003）

原甲酸三乙酯合成工藝中微量水分的脫除

王超（大同煤炭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 大同 037003）

對(duì)原甲酸三乙酯合成工藝中微量水分脫除進(jìn)行研究，以正交實(shí)驗(yàn)的方式，了解最佳脫水狀態(tài)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，將丙三醇作為脫水劑極具適用性，能夠達(dá)到良好的脫水效果，而原甲酸三乙酯的損失相對(duì)較小，極具推廣價(jià)值。

原甲酸三乙酯；脫水劑；微量水分

作為化工原料，原甲酸三乙酯在醫(yī)學(xué)、農(nóng)藥及染料領(lǐng)域應(yīng)用極為普遍。現(xiàn)階段，其需求量相對(duì)較大。優(yōu)選合成方法，不僅能夠提高產(chǎn)品收率，而且可避免不必要的成本浪費(fèi)。該過(guò)程中，一步法合成工藝備受推崇。采用一步法對(duì)原甲酸三乙酯進(jìn)行合成，能夠?qū)ξ⒘克置摮龡l件進(jìn)行優(yōu)化，提高產(chǎn)品純度及回收率。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.1 儀器和原料

電光分析天平、可調(diào)控溫電熱套、電子恒速攪拌機(jī)、有機(jī)化學(xué)合成制備儀

乙醇、氫氧化鈉、丙三醇、氯仿及卡費(fèi)休試劑

1.2 原甲酸三乙酯合成方法

3NaOH+3C2H5OH+CHC13→CH（OC2H5）3+3NaC1+3H2O

具體操作方法如下：準(zhǔn)備4個(gè)燒瓶，容量為250mL，分別安裝電動(dòng)攪拌器、溫度計(jì)、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗，添加氯仿，以120g為宜，一邊攪拌，一邊對(duì)固體氫氧化鈉進(jìn)行添加，添加量為24g。加熱反應(yīng)物料，使其溫度保持在30℃，繼而對(duì)乙醇進(jìn)行緩慢滴加，純度是95%，滴加量24.3g。完成該項(xiàng)操作之后，對(duì)反應(yīng)溫度進(jìn)行控制，使其保持在35℃，反應(yīng)時(shí)間是2h。冷卻反應(yīng)物，溫度下降至一定標(biāo)準(zhǔn)之后，將固體氯化鈉去除，以黃色透明合成液形式存在。

1.3 測(cè)定方法

（1）測(cè)定原甲酸三乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)

將一定量的氫氧化鉀—乙醇溶液添加到試樣中，用水分解原甲酸三乙酯，指示劑選擇酚酞，滴加堿，開展空白實(shí)驗(yàn)。

上式中，w指代的是原甲酸三乙酯質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為%；c用以對(duì)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度進(jìn)行表示，單位為mol/L；V空白和V試樣分別指代空白實(shí)驗(yàn)和試樣對(duì)HC1的消耗量，單位為mL；m表示樣品質(zhì)量，單位為g。

（2）測(cè)定合成液微量水分

擇取樣品，以2g為宜，將其放置在三角瓶?jī)?nèi)，瓶體內(nèi)部保持干燥，容量為50mL。完成攪拌工作之后，采用卡費(fèi)休試劑對(duì)其進(jìn)行滴定，后者需是已標(biāo)定過(guò)的，在該過(guò)程中觀察溶液變化情況，直至其由淺黃色變化為紅棕色。

上式中，ρ指代的是試樣中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為%；F和V分別指代卡費(fèi)休試劑質(zhì)量濃度及消耗量，單位是g/L和mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 科學(xué)選擇脫水劑

準(zhǔn)備4份合成液，每份質(zhì)量相同，分別用4個(gè)燒瓶進(jìn)行盛裝，各個(gè)燒瓶中依次加入脫水劑乙二醇、丙三醇、4A分子篩、5A分子篩，質(zhì)量保持相同，繼而進(jìn)行攪拌，將攪拌時(shí)間控制在10min，然后將其倒入分液漏斗中，靜置一段時(shí)間之后，分離，采用正確的方法，分別對(duì)這4種合成液中的微量水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行有效測(cè)量。

經(jīng)測(cè)量之后，發(fā)現(xiàn)這四種脫水劑的脫水性能有所不同。相較于乙二醇、4A分子篩和5A分子篩，對(duì)丙三醇進(jìn)行脫水之后，合成液中的水分也會(huì)發(fā)生明顯下降。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，丙三醇的脫水性比較好，將其作為脫水劑最為適宜。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，合成液脫水效果受脫水劑用量、脫水溫度、脫水時(shí)間三項(xiàng)指標(biāo)影響。為營(yíng)造良好的外部實(shí)驗(yàn)環(huán)境，除卻原有實(shí)驗(yàn)之外，需對(duì)正交實(shí)驗(yàn)過(guò)程及各相關(guān)因素進(jìn)行明確。如表1所示，正交實(shí)驗(yàn)影響因素與水平表。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素與水平表

選取水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.96%的合成液，選取量以30g為宜，脫水劑是丙三醇，實(shí)驗(yàn)指標(biāo)是合成液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。經(jīng)論證，脫水劑用量對(duì)脫水性能影響最為顯著，脫水溫度次之。相反，脫水性能受脫水時(shí)間影響，并不明顯。

將5%丙三醇添加到合成液中，有助于快速吸收水分。采用該種方式，使合成液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)處于較低水平，進(jìn)一步使丙三醇用量增加，合成液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低更為明顯。直至在7%~9%的變化區(qū)間內(nèi)，脫水效果已不再明顯。因此，作為粘稠液體，丙三醇溫度較低時(shí)，不容易與合成液發(fā)生互溶，難以將水分徹底脫除。溫度比較高，也不會(huì)出現(xiàn)明顯的水分脫除，甚至產(chǎn)物會(huì)出現(xiàn)水解情況。表明，脫水時(shí)間對(duì)水分脫除效果影響并不明顯。合成液中微量水分脫除條件以A2B1C2最佳，脫水劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)7%，將脫水溫度和脫水時(shí)間分別控制在20℃和10min。

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

為對(duì)A2B1C2實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行驗(yàn)證，看其是否重復(fù)及可靠，依據(jù)之前的物料配置情況和實(shí)施方法，對(duì)原甲酸三乙酯合成液進(jìn)行制備，確定合成液用量之后，添加7%丙三醇，并攪拌，將攪拌時(shí)間和溫度分別控制在10min和20℃，靜置之后，分離，將合成液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為主要指標(biāo)，開展相關(guān)操作。在該實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，對(duì)三種不同樣品進(jìn)行處理，水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果并無(wú)沖突，這三種實(shí)驗(yàn)條件下水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)趨近，經(jīng)脫水之后，質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有所下降，表明A2B1C2實(shí)驗(yàn)條件對(duì)微量水分的脫除性比較好，且具備較好的重復(fù)性和可靠性。

原甲酸三乙酯產(chǎn)品收率會(huì)受合成液中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響。為對(duì)脫水后原甲酸三乙酯產(chǎn)品的流失狀況進(jìn)行深入考察，分別對(duì)脫水前和A2B1C2實(shí)驗(yàn)條件下脫水后的合成液蒸餾制備原甲酸三乙酯，比對(duì)酯損失率。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知，選用丙三醇作為脫水劑，酯損失率下降幅度很大，控制了原甲酸三乙酯產(chǎn)品分離過(guò)程中的損失，收率很高。

3 結(jié)語(yǔ)

丙三醇具有很好的脫水性，適用于原甲酸三乙酯合成工藝中微量水分的脫除。脫水溫度和時(shí)間分別以20℃和10min為宜，脫水劑用量在合成液中的質(zhì)量占比7%，產(chǎn)品收率高。