毕业论文-3-巯基丙酸合成工艺实验及分析.docx
《毕业论文-3-巯基丙酸合成工艺实验及分析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《毕业论文-3-巯基丙酸合成工艺实验及分析.docx(41页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、目 录毕业论文(设计)任务书毕业论文(设计)开题报告长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定中文摘要英文摘要1. 前言12. 方案论证33. 过程论述103.1 实验仪器及药品103.2 仪器介绍103.3 实验内容及步骤184. 数据结果与讨论194.1 实验数据记录194.2 结果分析275. 实验结论33参考文献34致谢35中文摘要3-巯基丙酸合成工艺实验及分析学 生:邓 招 化学与环境工程学院指导教师:尹先清 化学与环境工程学院摘要 传统的生产3-巯基丙酸的生产工艺就是使用硫脲法1,虽然理论上的效益可行,但是
2、实际生产成本太高。因此,本论文着重讨论以丙烯腈和硫氢化钠为主要原料,在摩尔配比为n(NaHS):n(CH2=CH-CN)=1.4:1.0,反应液回流条件下的温度区间5570,真空度0.091MPa的条件下3,探究以氢氧化钠溶液(质量浓度32%及以上)作为水解物质的实际生产效率是否符合经济性的工艺要求。本论文实验部分分为两大块:第一部分为荆州诺亚化工有限公司的实际生产数据。NaHS的使用量约37 吨/每批次,CH2=CH-CN约27 吨/每批次,氢氧化钠(质量浓度32%及以上)使用量约24 吨/每批次,控制温度和压力条件参与反应,严控回流环节、萃取环节、精馏环节等环节,综合分析得知最佳的反应时间
3、缩短至3.5h,原液中的杂质含量减少很多,但是目标物质的纯度却有增无减,一般情况下在98%99%,较为可观。同时,我还实验室小试了该工艺。原料总量200g,其他条件同上,得到的结论与上述结果同步。由此可以对比酸水解的历史生产工艺,两者相比取最符合经济效益符合实际生产情况的方案。关键词 丙烯腈,硫氢化钠,水解,生产效益。英文摘要3-Mercaptopropionic acid Synthesis Process of Experiment and AnalysisStudent:Deng Zhao College of Chemistry and Environmental Engineerin
4、gTutor:Yin Xianqing College of Chemistry and Environmental EngineeringAbstract The traditional production of three-mercaptopropionic acid production process is the use of thiourea1,although theoretically possible benefits,but the actual production costs are too high. Therefore,this paper focuses on
5、acrylonitrile and sodium hydrosulfide as the main raw material,the molar ratio of n (NaHS):n (CH2 = CH-CN) =1.4:1.0,temperature range of the reaction solution under reflux conditions of 55 at 70 ,vacuum degree is about 0.091MPa conditions3,in order to explore the sodium hydroxide solution (mass conc
6、entration of 32% and above) as the actual productivity hydrolysis substance meets the technological requirements of the economy.Experimental part of this thesis is divided into two blocks: the first part is the actual production data Noah Chemical Co.,Ltd. in Jingzhou. NaHS use about 37 tons /per ba
7、tch,CH2 = CH-CN about 27 tons /per batch,sodium hydroxide (concentration of 32% and above) using about 24 tons /per batch,controlled temperature and pressure the reaction conditions for participation,and control reflux links,link extraction,distillation sectors and other sectors,a comprehensive anal
8、ysis showed that the best reaction time is shortened to 3.5h,reduce a lot of impurities in the liquid,but the purity of the target substance is increasing,generally 98% to 99%,more impressive. At the same time,I also tried the small laboratory processes. The total raw materials 200g,other conditions
9、 are the same,the conclusions and results of the above-described synchronization.Whereby the production process can be compared with the history of acid hydrolysis,the two programs that best meet the economic benefits compared to take in line with the actual production situation.Key Words Acrylonitr
10、ile,sodium hydrosulfide,hydrolysis,production efficiency.选题背景1. 前言随着人民的生活水平日益提高,身体健康已然成为人类健康长寿不可忽视的重要因素,甚至可以说,我们对身体健康的关注度比国民经济的增长还要高,正所谓身体是革命的本钱,没有良好的健康躯体,也就没有了以国民健康为基础的富裕生活,基于此,医药作为保证人类身体健康的重要因素之一,应该并且正在越来越受到重视。药物与我们的生活息息相关,没有良好的医学药品,人类的许多疾病就无从下手,为了解决已经出现在人群中的各种疾病,国家、医学研究工作者和其他各类研究人士投入了大量的人力、物力和财力,
11、通过研究、试验,已经生产出不可计数的医药药品,这些药品正在对我们的身体健康起着不可磨灭的积极作用;以及正在研究中、待研究的各类医学药品一直以来,3-巯基丙酸作为一种重要的医药(芬那露)中间体2,是许多医药的生产原料,在国内外的医药市场占据着十分重要的地位;不仅如此,3-巯基丙酸还可以用于制备电子化学品、交联剂、硬化剂、树脂添加剂、抗氧剂、催化剂和生化试剂,也可用来制备塑料热稳定剂、除草剂及其聚合反应的链转移剂,粘度指数改进剂等,市场前景十分广阔;由于它在许多领域都表现出了不可或缺的特点,以及它的应用广泛性和实用性,对人们的生产生活都产生了极其大的影响,长期以往,人们对它的依赖性与日俱增,很难想
12、象如果有一天我们的生活中不再有3-巯基丙酸这个物质了,而我们又一时间找不到可替代的绿色环保的化学物质替代,那么我们的工业化生产会变成什么样子?也许,市场上已有的很多的化学药品都会因为它的消失而无法得到及时的供应,造成医院、诊所的医药链中断,毫无疑问,医药紧缺造成的物价疯涨产生的社会问题是极其巨大的,人们的生活不再是安稳的庆幸的是,经过长期以来的科学家和科研人员的协同合作研究,3-巯基丙酸的神秘的面纱正在逐步被揭开!只有我们掌握了更多的关于3-巯基丙酸的物理、化学等理化性质,研究它在不同的生产条件,例如温度、压力、反应原料的配比、所需酸或者碱的用量、以及反应时间的控制,尤其是反应原料的选取等,这
13、些对工业化生产的效率都有不可忽视的影响,而这些也是目前为止,所有科研工作人员正在积极努力的探寻的重要因素!也只有将这些内在的反应机理摸索清楚了,才能更好地为工业生产扫平道路,间接地为国家做出应有的贡献。所以,对3-巯基丙酸的生产研究,不论是对于科学工作者而言,还是对于国计民生而言,都具有十分重要的意义。自科学工作者第一次发现3-巯基丙酸以来,经过几十年的发展研究,我们已经逐步揭开它的神秘面纱。3-巯基丙酸的物理性质,如外观为无色或者浅黄色透明液体、熔点16.8、沸点114-115.5、相对密度1.2199(20/4)、折光率1.4921(21)、闪点93、酸值 550(mgKOH/g)以及它的
14、溶解性等,化学性质如化学结构、腐蚀性、化学活性等。不可置否的是,这些理化性质对我们研究生产3-巯基丙酸具有十分重要的积极作用,也只有了解清楚它的基本理化性质,才不至于在研究合成3-巯基丙酸的科研道路上漫无目的的瞎摸索,从而减少了人力、物力、财力的盲目投资,对科研团队而言,在通往成功的道路上不至于越走越远,越来越偏;另一方面,一个研究目标清晰地研究方案,避免了大量可用原料药不必要的浪费,减少了研究过程中化学物质对环境的污染物的量。几十年来,国内外的化学家、化学工作者以及科研团队都投入了大量的精力,致力于研究合成3-巯基丙酸,旨在探索出一套节约成本、环保无污染或者低污染、合成线路简单、收率高的可行
15、方案,如此一来,无论是对于化工企业还是国计民生而言,都是福音!广大科技工作者通过研究合成3-巯基丙酸的化学反应历程,提出了各种不同的合成工艺路线,主要的合成方案有以下几种:(1)以丙烯腈和硫氢化钠为主要原料,采用盐酸或者氢氧化钠为水解物质,通过Michael加成反应合成酸,进而转化成盐,再还原成3-巯基丙酸,精馏得到最终可用的产品2。(2)丙烯酸路线。即利用丙烯酸与H2S通过Michael加成反应制备,或利用丙烯酸与Na2S2O3加成生成Bunte盐然后水解制备4。(3)以3-氯丙酸为原料与Na2CS3进行亲核取代反应,再酸解制备;或者3-氯丙酸与Na2S2O3反应制备3-巯基丙酸6。实验事实
16、表明,以上几种生产方案各有利弊,具体选取哪种方案作为工业化生产路线,可依据原料来源、生产条件等实际情况而定。本实验研究是在荆州市诺亚化工公司现有生产工艺的基础上、参考文献资料,拟解决生产中的工艺稳定问题。本实验里面的部分最佳实验条件,都是依据文献数据得来,而本实验所要解决的问题则是在若干个最佳的实验条件中,选取最优的组合,确定最佳的实验方案,用于指导生产工艺的优化和改进。第35页(共34页)方案论证2. 方案论证据文献报道1 ,只有东北第三制药厂具有大规模生产3-巯基丙酸的条件和能力,其主要的生产方法为硫脲法。其合成方法可概括为三种类型:其一为丙烯腈路线2,即利用丙烯腈与NaHS通过Micha
17、el加成反应,原料摩尔比n(NaHS):n(CH2=CHCN)=1.4:1.0,然后酸解合成3-巯基丙酸。3-巯基丙酸的合成过程如下:其流程框图为:多硫化加成老化酸化水解还原目标物水溶液第一步反应所生成的巯基丙烯腈和硫化钠可以继续做为反应原料参与反应,第二步生成的副产物二羧基硫醚可通过适当的增加硫粉量得到控制,第三步生成的二硫代丙二酸加入硫粉3后在酸性条件下还原成目标产物3-巯基丙酸。所以,硫粉的使用量成为影响产品收率的重要因素,锌粉3作为还原剂,参与反反应的有效摩尔量严重影响反应进程,须严格控制硫粉和锌粉的投入量。此外,从以上反应机理历程可以看出,整个反应体系的加料顺序7很重要:因为硫粉是无
18、机物不溶于有机体系,所以必须先向反应釜中加入定量的质量分数为30%的NaHS水溶液,接着加入定量硫粉,加热有利于溶解也能促进下一步反应。到45滴加原料CH2=CHCN,保温反应2h,再用浓盐酸酸化、加水,于110112回流3h,降温至8090加入锌粉,用盐酸调节溶液PH=12才能得到3-巯基丙酸水溶液,再经过萃取、精馏等操作就能得到纯度足够高的目标产物。这是目前国内各大化学制药厂最优先考虑的生产方法。原因有以下几点:(1)NaHS是盐,稳定性高,廉价易得,过量的废液要么回收要么进一步处理作为其他的原料;(2)利用盐酸作为水解物质,而盐酸为具有刺激性气味的液体,生产过程中一旦发生了泄露,那么就可
19、以及时的人为检查原因并加以控制;同时,由于改反应是吸热反应,而使用盐酸水解的时候会放出大量的热量,这一部分热量可以供反应吸收使用,节能;生过程中过量的盐酸可以通过加入过量的碱性盐加以除去,处理废液方便简单;(3)该反应的合成线路简单,生产过程的副产物少,而且反应条件不需要很高的温度和压力,属于比较容易控制的反应类型。其二为丙烯酸路线4,即利用丙烯酸与H2S通过Michael加成反应制备,或利用丙烯酸与Na2S2O3加成生成Bunte盐然后水解制备,原料摩尔比n(Na2S2O3):n(CH2=CHCOOH)=1.1:1.0,现以丙烯酸与硫代硫酸钠反应制备3-巯基丙酸说明如下:首先将硫代硫酸钠加入
20、水中溶解,升温到80滴加丙烯酸,滴毕保温回流30min,在90下加入浓硫酸反应1h,再加入Zn粉还原20min,冷却过滤,用浓硫酸洗涤滤渣,合并滤液和洗液,用乙醚萃取数次,蒸除乙醚,得到浅黄色液体。精制即可得到符合纯度要求的目标成品。但是从上述反应历程来看,第(8)步骤对于反应的收率影响很大,要抑制副产物的产生,必须严格控制反应(7)的条件,即酸化水解的温度8090,温度太高会使反应向着副反应方向发展,时间宜控制11.5h。在较低的温度下,酸化水解不完全,应适当延长酸化水解的时间,就可以得到较高的收率。并且参考文献4中有实验数据明确指出,以丙烯酸为原料,用硫代硫酸钠参与反应制备3-巯基丙酸的反
21、应时间很短,全程只需要大约22.5h就反应完全。遗憾的是,即使如此,这种方案生产的最高的收率也就只有51.8%,多数情况只能得到百分之四十几的收率。采用过量H2S高压下反应7,对设备要求苛刻,而一般的生产设备无法承受相当强的压力,因此高压意味着生产成本的提高,从节约成本的角度考虑并不划算,而且大大过量的H2S回收困难,排放到空气中将会对环境造成严重的污染,引起呼吸疾病,H2S属于一级剧毒物质,吸入少量即可引起中毒,重者来不及抢救即瞬间死亡,危险性高,并且H2S也是属于昂贵原料,生产成本高;后者Na2S2O3易氧化易分解吸潮,不易保存。另外,该反应反应复杂,条件苛刻,产品收率很低,综合考虑也不是
22、最佳的生产方案。其三为3-氯丙酸路线6,即利用3-氯丙酸为原料,通过与Na2S2O3进行亲核取代反应,再酸解制备,其原理反应过程如下:主反应:副反应:因为溶液的酸度严重影响产品的收率,故第一步须加水调节3-氯丙酸溶液的pH值,文献6研究表明,酸性范围内,收率随着溶液pH的增大而增加,当pH=7时,收率可以达到55.1%;第二步加入原料五水硫代硫酸钠,加热到90保温反应t1时间,由文献6分析得知,取代反应初期收率随着时间延长而增加,8h后取代反应基本完成,取代反应的时间就不再是影响收率的因素;第三步加入95%质量分数的硫酸继续保温,文献6中得出结论:在控制反应溶液的pH=7,取代反应时间t1=8
23、h的情况下,随着酸解的时间t2增加,收率上升,但是t2 2h后,收率开始略微下降;第四步加入锌粉,在pH对实验收率的影响成正比,此后再加入锌粉,3-巯基丙酸的收率基本不变反而浪费原料。值得注意的是,加入的锌粉的速度不能太快,否则产生的H以气体逸出,起不到还原作用,宜控制在一小时左右;第五步加完搅拌10min,冷却至室温过滤,滤液用乙酸乙酯萃取若干次,蒸除溶剂,即得液体3-巯基丙酸。取代反应介质的pH、取代反应时间、反应的温度、酸解反应时间、锌粉用量以及用于还原反应的还原剂种类,都对反应有不同程度的影响,所以要想用这种方案获取较高收率的3-巯基丙酸,必须严格控制好以上几个因素。Na2S2O3相比
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 毕业论文 巯基 丙酸 合成 工艺 实验 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【胜****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【胜****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。