均苯四甲酸的应用及制备

2023/8/15 9:42:36

背景及概述

均苯四甲酸是一种重要中间体,可以通过均苯四甲酸二酐水解制得。本文为白色至微黄色粉末状结晶。易溶于醇,微溶于乙醚和水。能升华。用于合成聚酰亚胺、均苯四酸辛酯等,是生产消光固化剂的主要原料。

应用

均苯四甲酸是常见的医药化工中间体,下游产品广泛用于化工领域。均苯四甲酸脱水而得的均苯四甲酸二酐为白色或微黄色结晶。由于其特殊的结构而能制成许多具有优越的耐热性、电绝缘性和耐化学药品性的产品。

制备

本研究以无烟煤为原料在碱溶液中氧化制取煤酸,进而以所得煤酸为原料进行选择性脱羧制取粗均苯四甲酸,再将粗均苯四甲酸在2-戊酮中重结晶得到纯均苯四甲酸[1]。

图1 均苯四甲酸的合成反应式.png

图1 均苯四甲酸的合成反应式

实验操作:

步骤一、

称取60 g煤样(> 40目)、120 g氢氧化钾及600mL蒸馏水,加入1.5 L的高压釜中,充氧气至6MPa,在摇动搅拌下升至260℃,恒温氧化2h后停止加热。冷却后从高压釜中取出氧化产物,过滤掉不溶残渣(煤渣+矿物质)。滤液用浓硫酸酸化至pH = 3.0,过滤掉腐植酸,滤液继续用浓硫酸酸化至pH = 1.5,使煤酸中所含的芳香羧酸及脂肪羧酸完全成游离的形式,然后用丁酮将滤液萃取5次,每次丁酮用量是原溶液体积一半。萃取液经真空回转蒸发浓缩并回收丁酮,得到的浓缩物再经真空干燥便为浅褐至黄褐色的固态煤酸(CA)。

步骤二、

称取50 g固体煤酸,按照脱羧条件加入硫酸氢钾及硫酸,其中水溶酸:浓硫酸:硫酸氢钾 = 1:2:3(重量比)共150 g,再加入500 mL水及少量的沸石,在1000 mL烧瓶中混合均匀,使用油浴加热,约250℃蒸出大部分水分后,再加热到脱羧温度300℃恒温反应2 h,然后将烧瓶取出冷却一定时间至溶液微沸时趁热过滤,滤液冷却至室温,用丁酮萃取五次,每次用量约为原液体体积一半,萃取液经旋转真空蒸发浓缩,并真空干燥后即为脱羧产品。

粗均苯四甲酸精制

将粗品均苯四甲酸加入重结晶溶剂中,在氮气保护和不断搅拌下加热到重结晶溶剂的沸点,加入活性炭,将热溶液趁热抽滤,以除去不溶的杂质;然后将滤液冷却,使均苯四甲酸结晶析出;滤出结晶,再用重结晶溶剂洗涤结晶。

参考文献

[1] 秦梦庚, 李福祥, 吕志平. 1994. 无烟煤氧化制苯多羧酸[J]. 燃料化学学报, 22(3):296-301.

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