五氧化二磷(過量)法合成三氟乙酸酐分析

常文軍

[摘要]三氟乙酸酐是重要的催化劑和?；瘎?，在化工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。本文采用三氟乙酸和五氧化二磷反應(yīng)合成三氟乙酸酐的方法，并通過正交實驗確定了最佳的反應(yīng)溫度、最佳的反應(yīng)時間和反應(yīng)物的配比。產(chǎn)品通過氣象色譜和紅外光譜圖進行檢測。通過實驗過程及結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)：五氧化二磷法從經(jīng)濟因素、環(huán)境及產(chǎn)率更加合理。

[關(guān)鍵詞]三氟乙酸 五氧化二磷 三氟乙酸酐

三氟乙酸酐（TFAA）是強脫水機，具有范圍比較寬的化學(xué)反應(yīng)性，在較多種聚合物和精細化學(xué)品的合成中用來作溶劑、催化劑、脫水劑和保護劑，廣泛應(yīng)用在染料、感光材料、液晶顯示材料、航天科技、農(nóng)藥、醫(yī)藥、聚合材料等方面，提高聚合反應(yīng)的速度和產(chǎn)品的收率，并作為衍生化學(xué)試劑應(yīng)用于氣相色譜和高效液相色譜對畜肉、果蔬中有毒代謝物和菌素的檢測、具有非常好的開發(fā)應(yīng)用前景。

其中現(xiàn)在較為先進的合成法有氯化亞砜法和五氧化二磷（溶劑）法。在五氧化二磷合成法的基礎(chǔ)上提出了五氧化二磷（過量）法，以三氟乙酸和五氧化二磷為原料，一般情況下五氧化二磷和三氟乙酸的反應(yīng)由于生成的磷酸作用，使反應(yīng)體系粘稠無法攪拌，三氟乙酸與五氧化二磷不能接觸、產(chǎn)率低，該工藝基于此缺點對于工藝進行改進，要有充分的五氧化二磷和三氟乙酸接觸，兩者的用料摩爾比（三氟乙酸：五氧化二磷）是1：0.6到1：1。整個操作過程在全封閉狀態(tài)下進行，冷凝及冷卻用水是冰鹽水，整個的反應(yīng)過程中要不停的攪拌，三氟乙酸要快速滴加并且越滴加越快。反應(yīng)的副產(chǎn)物磷酸可以回收。這個工藝完整、規(guī)范、合理，便于操作，適合工業(yè)化生產(chǎn)，能有效提高產(chǎn)品的純度和收率，無環(huán)境污染，降低生產(chǎn)成本。

一、實驗過程

1.實驗步驟

將所要蒸餾三氟乙酸粗品加入到四口圓底燒瓶中，反應(yīng)瓶密封，安裝在精餾系統(tǒng)中。向系統(tǒng)中通入氮氣，進行氮氣保護，逐漸加熱攪拌。加熱填料塔的溫度，填料塔的溫度控制在40℃左右。

油浴加熱，當(dāng)蒸餾物沸騰時，開始保溫。一段時間后，有餾分出現(xiàn)，記下此時的油溫、液溫、氣溫。當(dāng)餾分流出較穩(wěn)定時，開始收集餾分，餾分溫度39-41℃。

2.實驗中的問題與解決方法

（1）三氟乙酸在反應(yīng)中損失

在反應(yīng)中三氟乙酸從冷凝管處損失一部分，差不多損失量接近原料的10%，經(jīng)過研究的，是在溫度的升高的過程中，溫度的升高速度過快，酸損失的比較嚴(yán)重。在反應(yīng)中溫度升高要循序漸進，大約間隔15分鐘升高10℃，升到一定的溫度對于溫度的把握要慎重。

（2）在反應(yīng)中沒反應(yīng)的五氧化二磷黏在一起

為解決這個問題首先想到的是使用溶劑但是經(jīng)過反復(fù)使用諸如四氯化碳、環(huán)己烷等溶劑效果并不明顯，因為磷酸不溶于這些溶劑，五氧化二磷也不溶。然后用五氧化二磷極度過量，這樣就可以提供充分的與三氟乙酸接觸的五氧化二磷，以三氟乙酸計算產(chǎn)率，產(chǎn)率得到升高。

3.注意事項

（1）油浴加熱，升高溫度時，升高溫度速度逐漸升高，切記溫度不能升的太快。避免損失。

（2）蒸餾過程保證氮氣保護覆蓋整個反應(yīng)系統(tǒng)。不能讓三氟乙酸酐在高溫下與空氣接觸。

（3）精餾柱一定要校準(zhǔn)，使其垂直，防止發(fā)生壁流，影響產(chǎn)品純度。

4.實驗中的問題與解決方法

填料塔的柱身要加熱，不能溫度太高，在產(chǎn)物的沸點附近就好。

二、產(chǎn)品分

1.各因素對產(chǎn)率的影響

由圖1知在溫度低的情況下，溫度對于收率的影響很大，達到一定的溫度后溫度對于收率的影響不大，但是投料比的影響是很大，上下都有影響。時間影響不大。

由圖2可知投料比三氟乙酸和五氧化二磷最佳的質(zhì)量比是1：1.1。

2.產(chǎn)品的紅外波譜分析

3.產(chǎn)品的氣相色譜分析

所得的產(chǎn)品中含有大約7.2%的三氟乙酸，所得三氟乙酸酐的純度是92.8%

結(jié)論：本文主要介紹了采用五氧化二磷的工藝，工藝參數(shù)、工藝條件清楚完整，規(guī)范合理，便于操作，適合工業(yè)化生產(chǎn)，能保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。還有副產(chǎn)物磷酸可以回收利用。產(chǎn)率高。在此工藝中要注意在蒸餾時對于填料柱的加熱，可以很好的提高收率。