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RDP合成设计

2022-12-11 来源:赴品旅游
间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的制备

方案一 (河南大学、南京师范大学) 实验原理

一 河南大学提出的方案

1、中间体间苯二酚双(磷酰二氯)的合成:无水氯化铝做催化剂,三氯氧磷与间苯二酚摩尔比为6:1时的方案是反应温度为90-100℃,反应时间为5h,催化剂用量是三氯氧磷总用量的0.65%时,中间体收率最高达到96.2%。 2、RDP的合成:无水氯化铝做催化剂,采用苯酚连续加料的方式,加料温度100℃,保温温度140-160℃,苯酚与间苯二酚摩尔比为4.2:1,反映时间为4h,催化剂用量是中间体总量的0.5%时,产品收率达85%左右。 3 试验步骤:

将装有机械搅拌器、温度计、冷凝管及恒压漏斗的 100ml 四口烧瓶。从冷凝管上端经 CaCl2干燥塔,HCl 吸收装置,在反应瓶中加入 16.0ml 三氯氧磷和 0.8g无水三氯化铝,开始搅拌,在预备好的100ml三角瓶中加入30ml三氯氧磷和11.0g(0.1mol)间苯二酚,搅拌下间苯二酚溶解,加到恒压漏斗中,于100℃开始滴加三氯氧磷和间苯二酚的混合物,加毕于100℃保温 5h,开始滴加时,反应较快,并有大量HCl气体冒出,可以通过控制滴加速度,控制反应速度。开始时反应液显黄色透明,随着反应的进行,反应液颜色逐渐变浅,最后为浅黄色透明或接近无色。减压蒸馏回收三氯氧磷,得中间体间苯二酚双(磷酰二氯)。

再将蒸馏装置改为反应装置,在恒压漏斗中加入熔融苯酚 40.3g(0.42mol),补加催化剂,于 100℃开始滴加熔融的苯酚,加毕,然后升温到 150℃保温 4h~8h,所得产物为黄色或无色透明液体。将反应装置该为减压蒸馏装置,回收没有反应完的苯酚,得阻燃剂 RDP 的粗品。

将 RDP 粗品用 2%草酸溶液洗涤, 2%氢氧化钠水溶液分别洗涤两次,再用水洗至中性,减压蒸馏至无馏分,过滤得到浅黄色或者无色透明粘稠液体,即为最终产品阻燃剂 RDP。 4 主要原料和仪器

主要原料 三氯氧磷 间苯二酚 苯酚 无水三氯化铝 无水氯化钙 氢氧化钠 草酸 厂家 天津市光复精细化工研究所 天津市科蜜欧化学试剂开发中心 天津市科密欧化学试剂开发公司 上海美兴化工有限公司 天津市德恩化学试剂有限公司 开封化学试剂总厂 开封化学试剂总厂 物性 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯 分析纯

三氯氧磷, 分析纯, 天津市光复精细化工研究所;间苯二酚,分析纯,天津市科蜜欧化学试剂开发中心;苯酚,分析纯,天津市科密欧化学试剂开发公司;无水氯化钙,分析纯,天津市德恩化学试剂有限公司;氢氧化钠,分析纯,开封 化学试剂总厂;草酸,开封化学试剂总厂;D-971 型无极调速搅拌器;温控仪,郑州长城科工贸有限公司;循环水式多用真空泵,郑州长城科工贸有限公司;恒温磁力搅拌器,中外合资深圳天南海北有限公司;AVARTAR 360FT-IR 红外光谱仪,美国.Nicolet 公司;日本精工(Seiko Exstar 6000)TG/DTA6300 热分析仪 二 南京师范大学提出的实验方案

试验步骤:将42.2g三氯氧磷和13.8g间苯二酚加到反应瓶中,加入1.2g无水三氯化铝作催化剂,搅拌并加热,升温到60℃,反应6h,减压蒸馏除去过量的三氯氧磷,将体系温度降至室温,然后加入47.1g苯酚,升温,保持反应在130℃进行,反应8h,减压蒸馏除去未反应完的苯酚,经碱洗、水洗、干燥等过

程最终得产品64.6g,收率为90%(以间苯二酚算)。

结论:以三氯氧磷、间苯二酚和苯酚为原料,无水三氯化铝作为催化剂,合成了RDP阻燃剂。反应的最佳工艺条件为:三氯氧磷与间苯二酚摩尔比为2.2:1;三氯化铝催化剂用量为第一步反应物总量的2%;第一步反应温度为60℃,反应时间6h;第二步反应温度为130℃,反应时间8h;产品收率达90%。

1. 三氯氧磷

分子式:POCl3

性质:无色澄清的有刺激性臭味的发烟液体。密度1.675g/cm3。凝固点2℃。沸点105.3℃。溶于氯气或五氯化磷时呈红黄色。置于潮湿空气中即水解生成磷酸和氯化氢,发生白烟。遇水和乙醇分解并放出大量热和氯化氢。对眼睛有刺激。有腐蚀性。由三氯化磷加水,通入氯气,进行氯化和水解反应,加热使反应物汽化,经冷凝后,再加流至反应物色泽洁白为止。用于制取磷酸二苯-异辛酯、磷酸三乙酯等磷酸酯,塑料增塑剂,有机磷农药,长效磺胺药物等。还可用作染料中间体,有机合成的氯化剂和催化剂。

2.

间苯二酚

英文名:Resorcinol

用法用量: 5%的水溶液呈中性或酸性。能杀灭细菌和真菌,同时也有止痒和溶解角质的作用。以2%~10%的软膏或洗剂用于治疗湿疹、癣症、牛皮癣、痤疮、脂溢性皮炎等。也可用作创伤和尿道洗涤剂。

不良反应: 对皮肤刺激性小,可经创面和破损皮肤吸收,引起粘液水肿; 注意事项: 禁与亚硝酸乙酯醑、铁盐、苛性碱配伍。

3. 苯酚

俗名石炭酸,分子式C6H5OH,比重1.071,熔点42~43℃,沸点182℃,燃点79℃。无色结晶或结晶熔块,具有特殊气味。置露空气中或日光下逐渐变成粉红色至红色,在潮湿空气中,吸湿后,由结晶变成液体。有特臭,有毒,有强腐蚀性。室温微溶于水,能溶于苯及碱性溶液,易溶于乙醇、乙醚、氯仿、甘油等有机溶剂中,难溶于石油醚。常用于测定硝酸盐、亚硝酸盐及作有机合成原料等。

苯酚主要用于生产酚醛树脂、己内酰胺、双酚A、己二酸、苯胺、烷基酚、水杨酸等,此外还可用作溶剂、试剂和消毒剂等,在合成纤维、合成橡胶、塑料、医药、农药、香料、染料以及涂料等方面具有广泛的应用。

4. 三氯化铝

分子式: A1Cl3

性质:白色至无色六方结晶或粉末。有氯化氢气味。工业品因含有铁、游离氯等杂质而呈淡黄、黄绿或红棕等颜色。密度2.44g/cm3。熔点190℃(0.25MPa)。177.8℃升华。易溶于水。溶于无水乙醇、氯仿、乙醚、四氯化碳。微溶于苯。极易潮解,露置空气中易吸收水分并水解生成氯化氢。遇水后会发热引起爆炸。有强腐蚀性。铝锭放入密闭的氯化反应炉内,与通入的氯气反应,经升华,冷凝制得。亦可用铝氧粉和石油焦按一定配比加入焙烧炉进行焙烧,经焙烧的物料与通入的氯气反应,经净化,冷却,结晶制得。用于石油裂解、合成染料、合成橡胶、医药、香料、酞菁系有机颜料、乙基苯等制造时的催化剂。也用于金属冶炼、润滑油合成,还用于制造农药、有机铝化合物。

5.

氯化钙

分子式:CaCl2

性质:无色立方结晶。一般商品为白色多孔块状或粒状、蜂窝状。无臭,味微苦。密度2.15g/cm3。熔点782℃。沸点>1600℃。易溶于水,溶于醇、丙酮、醋酸。在常温下由水溶液析出六水氯化钙结晶,加热至200℃时变成二水物,继续加热至260℃变成白色多孔状的无水氯化钙。吸湿性极强,暴露于空气中极易潮解。由二水合氯化钙加热至260℃进行干燥脱水制得。可用已除去砷和重金属的精制中性氯化钙溶液,通过喷嘴喷成雾状,与300℃热气流进行逆流接触达到干燥脱水制得。用作气体的干燥剂,生产醇、酯、醚和丙烯酸树脂时的脱水剂。在食品工业中用作钙质强化剂、固化剂、螯合剂、干燥剂。

6. 氢氧化钠

(NaOH,俗称烧碱、火碱、苛性钠,在香港称为哥士的)常温下是一种白色晶体,具有强腐蚀性。易溶于水,其水溶液呈强碱性,能使酚酞变红。 IUPAC英文名 Sodium hydroxide 性质

化学式 NaOH 摩尔质量 39.9971 g mol-1 外观 白色固体 密度 2.1 g/cm³ 熔点 318°C (591 K) 沸点 1390°C (1663 K) 在水中的溶解度 111 g/100 ml (20°C) pKb -2.43 化学性质

溶液为无色透明的钠碱液体,是强碱之一,易在水中溶解,能与许多有机、无机化合物起化学反应,腐蚀性很强,能灼伤人体皮肤等。

氢氧化钠是制造肥皂的重要原料之一。氢氧化钠溶液加油,比例合适会反应混合,成为固体肥皂。这一反应也是利用了水解的原理,而这一类在NaOH催化下的酯水解称为皂化反应。

7.乙二酸(草酸)

性状:无色透明结晶或粉末。其晶体结构有两种形态,即α型(菱形)和β型(单斜晶形)。无嗅,味酸。

熔点:α型:189.5℃,β型:182℃ 沸点:分子立体模型沸点150℃(升华)。

相对密度:1.653(二水物),1.9(无水物)。α型:1.900,β型:1.895 稳定性:189.5℃分解

溶解情况:易溶于乙醇。溶于水。微溶于乙醚。不溶于苯和氯仿。水溶性90 g/L (20°C)。 其它性质:草酸在100℃开始升华,125℃时迅速升华,157℃时大量升华,并开始分解。 可与碱反应,可以发生酯化、酰卤化、酰胺化反应。也可以发生还原反应,受热发生脱羧反应。无水草酸有吸湿性。草酸能与许多金属形成溶于水的络合物。 酸性

草酸的酸性比醋酸(乙酸)强10000 倍,是有机酸中的强酸。 还原性

草酸根具有很强的还原性,与氧化剂作用易被氧化成二氧化碳和水[1]。可以使高锰酸钾(KMnO4)溶液褪色,并被还原成2价锰。这一反应在定量分析中被用作测定高锰酸钾浓度的方法。草酸还可以洗去溅在布条上的墨水迹。 不稳定性

草酸在189.5℃或遇浓硫酸会分解生成二氧化碳、一氧化碳和水。

HOOCCOOH====CO2↑+CO↑+H2O 实验室可以利用此反应来制取一氧化碳气体。 毒性

草酸有毒。对皮肤、粘膜有刺激及腐蚀作用,极易经表皮、粘膜吸收引起中毒。空气中最高容许浓度为1m g/m3。制取或来源

草酸工业化生产方法主要有:甲酸钠法、氧化法、羰基合成法、乙二醇氧化法、丙烯氧化法、一氧化碳偶联法。

方案二(南京师范大学) 实验原理 主反应方程式

副反应方程式

实验步骤 1 苯酚钠的制备

在装有磁力搅拌器、温度计和氮气装置的50ml四颈烧瓶中加入23.5g苯酚和15g乙醇(95%),搅拌溶解;通入氮气,滴入氢氧化钠溶液(10.4gNaOH+15gH2O),2小时滴加完毕,

滴加过程温度不超过5℃,继续在此温度下搅拌1小时,升高温度到25℃,反应1小时。停止通氮气,在减压条件下蒸出溶剂,真空干燥,得白色针状晶体29g。 2 磷酸三苯酯(TPP)的合成

在装有冷凝回流管(上口接尾气吸收装置)、电动搅拌器和温度计的500ml四颈烧瓶中加入苯酚282.3g(3mol),催化剂3g。开启冷凝水,搅拌,升温至50℃开始滴加POCl3153.3g(1mol),1-1.5小时滴完,滴加过程中温度逐渐升到80℃。然后温度升到100℃,保温1小时,再升到140℃反应1小时后用水泵抽去HCl,停止加热,酯化反应结束。减压蒸馏,除去未反应的苯酚,在10mmHg真空度下,收集200-210℃的组分,得产品293g,产率90%。或乘热过滤除去催化剂,再加入氯化钙在60℃搅拌约40min,乘热过滤除去氧化钙,得产品290g,产率89.1%。(注:氧化钙表面可能粘有少量的产品)产品为白色针状晶体,产率91%,熔点:48.1-48.9℃。 3 间苯二酚双(二苯基磷酸酯)的合成

在装有磁力搅拌器和温度计的150ml三颈烧瓶中加入TPP72.1g、间苯二酚11.6g,加热到50℃(TPP为液态),搅拌,加入0.18g苯酚钠,减压,真空度为10mmHg,25-30min后升温至120-130℃,有苯酚馏出,气体温度60-70℃,保温反应约20min,气温降低,把温度升到160-170℃,保温反应约30min,气温降低,最后把温度升到210-220℃蒸馏除去残留在产品中的苯酚和过量的TPP,当馏出温度降到50℃时,停止加热,液温降为100℃时关闭油泵,趁热抽滤,得产品52.82g,收率93%。 主要原料 三氯氧磷 理化性质 间苯二酚 苯酚 无水三氯化铝 无水氯化钙 氢氧化钠 草酸

无色透明结晶或粉末

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