鄰苯二甲酰亞胺是有機(jī)合成的重要中間體,可用來生產(chǎn)苯酞、鄰苯二腈、靛藍(lán)、滅菌丹等多種精細(xì)化學(xué)品,廣泛應(yīng)用于染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、橡膠等行業(yè)Il鄰苯二甲酰亞胺還是生產(chǎn)亞胺硫磷農(nóng)藥的中間體,亞胺硫磷農(nóng)藥在有機(jī)磷農(nóng)藥中毒性較低、使用安全,是防治水稻、棉花、蔬菜、果樹害蟲的優(yōu)良品種:鄰苯二甲酰亞胺的一般合成方法是以苯酐為原料,與碳酸氫銨I”或尿素I反應(yīng)制得。
而所用原料苯酐是以鄰二甲苯或萘為原料,在催化劑作用下氣相氧化制備而得,因而整個反應(yīng)路線復(fù)雜,污染環(huán)境,總的收率不高(以我國生產(chǎn)鄰苯二甲酰亞胺為例,苯酐生產(chǎn)以萘氧化法為主,摩爾收率約70%,苯酐合成亞胺的收率為90%一95%,總的摩爾收率約為65%)。我們研究了鄰二甲苯與氨氣和空氣催化反應(yīng),一步生成鄰苯二甲酰亞胺的方法和工藝。反應(yīng)簡捷,收率較高,且對環(huán)境友好。
反應(yīng)方程式如下:
經(jīng)過試驗,鄰苯二甲酰亞胺廠家篩選到高效催化劑n一86號,并找到了相應(yīng)的教合適的工藝條件,高收率得到了產(chǎn)品,純度也非常令人滿意。
(1)催化劑的制備
鄰二甲苯氨氧化反應(yīng)制各鄰苯二甲酰亞胺所用催化劑為硅膠負(fù)載釩系四組分金屬氧化物催化劑。催化劑制備方法為浸漬法.先將所需活性組分的氧化物或鹽按一定比例加入蒸餾水中,加熱溶解,形成均一溶液+然后倒人計量的硅膠中,陳化過夜,于I10℃干燥后,580℃活化6小時,自然冷卻后,篩分待用,記做n一86號催化劑;
(2)鄰幕二甲酰亞胺的合成
反應(yīng)在內(nèi)徑為30ram的石英管固定床反應(yīng)器上進(jìn)行:反應(yīng)器內(nèi)裝填有15上述n一86號催化劑,將經(jīng)過微量泵計量的鄰二甲苯(0.6g,h)氣化后,與經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計計量的氨氣、空氣混合,氨氣流量為0.61l/h,空氣流量為611/h:反應(yīng)混合氣經(jīng)預(yù)熱后.通過催化劑床層反應(yīng)。
反應(yīng)溫度南外加熱維持,通過精密溫控儀調(diào)控,反應(yīng)溫度為663±2K。反應(yīng)后的產(chǎn)品冷凝,沉積于捕集器內(nèi),尾氣經(jīng)尾氣管放空:每8小時更換一次捕集器,產(chǎn)品用水沖出,水洗后,干燥稱重,得白色針狀晶體5.04g,原料轉(zhuǎn)化率98%,摩爾收率757%,選擇性772%;用氣相色譜分析產(chǎn)品純度為997%.產(chǎn)品中含鄰苯二腈02%,測熔點為(234—235)℃。
二、討論
(1)氨氧化制備鄰苯二甲酰亞胺的關(guān)鍵是催化劑。使用不同的催化劑,可以導(dǎo)致主要生成不同的產(chǎn)物I。我們研究的n一86號催化劑對生成鄰苯二甲酰亞胺具有高效專一的特點,不僅產(chǎn)品收率高,而且純度高。本研究為有機(jī)中間體鄰苯二甲酰亞胺的合成提供了一條較好的路線和工藝,我們擬對催化劑配方及工藝申請zhuanli:
(2)除催化劑外,反應(yīng)條件對反應(yīng)的影響也較大,改變反應(yīng)條件,可以極大地影響產(chǎn)品的收率和純度,合適的反應(yīng)溫度、較高的空比、較低的氨比有利于產(chǎn)物鄰苯二甲酰亞胺的生成,可以降低副產(chǎn)物鄰苯二腈和鄰甲苯腈的含量。
(3)鑒于以鄰二甲苯、氨氣為原料在不同催化劑和適當(dāng)調(diào)整反應(yīng)條件下,可生成鄰苯二腈或者鄰苯二甲酰亞胺,在工業(yè)化生產(chǎn)中,可考慮建立同一套反應(yīng)裝置.根據(jù)市場需求來安排生產(chǎn)不同產(chǎn)品,調(diào)節(jié)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。