乙酰化剂
化学物质
乙酰化剂又称为乙酰化试剂。将有机化合物分子中的氮、氧、碳原子上引入乙酰基CH3CO-的反应称为乙酰化反应,相应的试剂称为乙酰化试剂。
简介
常用的乙酰化试剂有乙酰氯乙酸酐冰醋酸等,其中以冰醋酸最为价廉易得,乙酰氯反应最快。
乙酰氯
物化性质
乙酰氯为无色发烟液体,有强烈臭味和对眼的刺激性。相对密度1.1051 (20℃) ,熔点-112℃,沸点51~52℃,闪点4.4℃ (闭皿)。 在湿空气中缓慢分解而冒白烟,遇水猛烈水解成醋酸及氯化氢, 故应密封保存。
能和苯、丙酮、三氯甲烷、乙醚、冰醋酸、石油醚等混溶。液体重于水,蒸气比空气重。化学性质活泼,能和很多化合物起复分解反应。乙酰氯能与蛋白质中的巯基结合,因此对人体有毒。重要的乙酰化试剂,酰化能力比乙酐强。广泛用于有机合成,也是羧酸发生氯化反应的催化剂。
制备方法
乙酰氯的主要工业方法是冰醋酸-三氯化磷法:由冰醋酸与三氯化磷在冷的情况下混合后加热,去氯化氢蒸馏而制得。
常压下,过量三氯化磷缓慢加入冰醋酸中,加热升温,精馏得98%乙酰氯、副产物亚磷酸和盐酸。其反应机理较为复杂,副反应较多。
主要反应:PCl3+ 3CH3COOH→H3PO3+ 3CH3COCl
主要副反应:CH3COCl + CH3COOH →(CH3CO)2O+ HCl PCl3+ CH3COOH →CH3COOPCl2+ HCl CH3COCl + H3PO3→P(OH)2OCOCH3+ HCl2P(OH)2OCOCH3CH3C(PO3H2)2OCOCH3
乙酸酐
物化性质
乙酸酐为无色透明液体,有强烈的刺激气味、酸味,有毒,易挥发,易燃。相对分子质量102.09,相对密度1.0820,熔点-73.1℃,沸点139.5℃、110℃(39.997× 103Pa)、82.2℃(13.332×103Pa)、 70℃(7.999×103Pa)、44.6℃ (2.000×103Pa)、36℃(1.333×103Pa),闪点 64.4℃、49℃(闭式),折射率1.3904。稍溶于水,在水中缓慢水解成乙酸,溶于苯、氯仿,与乙醚混溶,遇乙醇分解。
有极强的乙酰化能力及抗氧化能力;水解性强;可与卤素迅速反应;与高碳脂肪酸反应,可生成高碳酸酐和乙酸,这主要是乙酸的沸点低于其他脂肪酸,先蒸出乙酸,最后制得高碳脂肪酸酐;在加热情况下,乙酐可分解为乙烯酮及乙酸。有腐蚀性及催泪性。刺激皮肤及粘膜,可引起溃疡。大鼠经口LD501780mg/kg。工作场所允许最高浓度5×10-6。蒸气与空气可形成爆炸混合物,爆炸极限2.67%~10.13%(体积)。
乙酸酐广泛用于合成纤维、塑料、染料、香料、医药等行业,乙酸酐是一种重要的乙酰化剂,可制造纤维素三乙酸酯、甘油三乙酸酯、乙酰丙酮、乙酰苯、乙酰水杨酸甲基乙烯酮、乙酰胺、乙酰氯、肉桂酸、香料和染料等;医药原料,制备阿斯匹林等;橡胶改性剂的原料。
制备方法
1、乙酸裂解法(烯酮法)
丙酮或乙酸为原料,首先热分解生成中间体乙烯酮,然后将含乙烯酮气体在两个串联的填充塔中用乙酸和乙酐的混合物(循环液)淬冷同时进行化学吸收,生成乙酐: H2C=C=O+CH3COOH—→(CH3CO)2O
工艺过程如下:将乙酸在蒸发器内气化,于20kPa,负压下与磷酸催化剂混合并通过预热分解器预热至600℃,进行分解管,在700-720℃下热分解成含水和乙酸的乙烯酮。为避免生成沸点与乙酐相近的双乙烯酮(沸点127.4℃),在预热分解管出口处通入氨,经冷却器急冷至0℃左右,分离出水和末反应的乙酸,而后将除去乙酸的反应气体送入吸收塔,与乙酸反应生成乙酐。第一吸收塔控制温度30-40℃,乙酐浓度为85%,第二吸收塔控制温度20℃,乙酐浓度为10-20%,为保持吸收塔的乙酸浓度,在第二吸收塔中定期加入冰醋酸,并将第二吸收塔的乙酸循环至第一吸收塔作吸吸夜用。自第一吸收塔循环液中抽取的粗乙酐去精留馏塔精馏,可得浓度95%以上的乙酐。此法产生步骤多,能耗大,乙酐总收率仅约70%,是较陈旧的方法。用丙酮热解时,裂解温度650-800℃,停留时间0.25-0.75s,加入少量二硫化碳以抑制碳生成,产物用乙酸淬冷。生成的乙烯酮再以乙酸吸收即成乙酐。
2、乙醛氧化法
其反应如下:2CH3CHO+O2—→(CH3CO)2+H2O
以乙醛为原料,以乙酸钴-乙酸铜为催化剂,在45-55℃,0.29-0.39MPa用空气或氧进行液相催化氧化,产物中乙酐占40%,如加入乙酸乙酯稀释剂,则成品乙酐可提高50%,粗品经精制分离而得。
工艺过程如下:原料乙醛加入稀释剂乙酸乙酯和催化剂乙酸钴,碳酸铜,再加入乙酸和回汽水,配成氧化料,将氧化料连续加入氧化塔底部,自塔身各节通入氧气,反应温度控制在40-60℃之间压力维持100-300kPa,连续出料,出料的料液中含醛量应不超过2%,尾气通入吸收塔用水吸收。料液在去酯工序将反应产生的水分迅速随着乙酯馏出,防止生成的乙酐水解成乙酸。再在去催化剂塔馏出酐酸混合液,催化剂留在塔釜内,贮积较浓后蒸去塔内残存酐酸,放出催化剂处理回用。酐酸混合液在酐酸分离塔将乙酐和乙酸分开。分离塔为不锈钢真料塔,操作时间真空度53.3-80kPa,塔顶出料为乙酸,塔底出料为粗乙酐。粗乙酸在不锈钢精制制塔内减压蒸去低沸物后,收集成品乙酐。此法操作简单,同时得到副产品乙酸,是乙酐的
主要生产方法。乙醛氧化法的消耗定额:乙醛1681kg/t,乙酸乙酯70kg/t,氧气571kg/t。
3、乙酸甲酯羰化法
甲醇和乙酸为原料,使用铑系催化剂,以铬的化合物作助催化剂,羰基化生成乙酐。工业上分两步进行:第一步是甲醇酯化为乙酸甲酯,第二步是乙酸酯羰化生成乙酐,温度175℃,压力25MPa,生成乙酐的选择性为95%。
4、乙酰氯法
乙酰氯与乙酸钠反应制得。
冰醋酸
物化性质
无水醋酸低温时凝固成冰状,俗称冰醋酸,分子式CH3COOH。纯乙酸为无色液体,有刺激性味。熔点16.6℃,沸点117.9℃,相对密度1. 049 (20/4℃)。溶于水、乙醇、甘油、乙醚和四氯化碳;不溶于二硫化碳,具腐蚀性。
为弱有机酸,具有酸的通性,并可与醇发生酯化反应。乙酸的羧基原子能够部分电离变为氢离子质子)而释放出来,导致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸,酸度系数为4.8,pKa=4.75(25℃),浓度为1mol/L的醋酸溶液(类似于家用醋的浓度)的pH为2.4,也就是说仅有0.4%的醋酸分子是解离的。
制备方法
工业上主要用以下三种方法合成乙酸:
1、乙醛氧化,有催化剂存在下与空气进行液相氧化。中国现用此法大量生产乙酸。
2、以甲醇为原料,用不同的催化剂可在不同的温压条件下与一氧化碳反应直接合成乙酸。
3、以丁烷或丁烯为原料,有催化剂存在并在一定温压条件下,经空气氧化成乙酸。此外利用制炭所得副产品——醋石 (主要成分为醋酸钙,含量不少于50%),经盐酸或硫酸处理也可制取。
三者对比
冰醋酸的优点:(1)不与被提纯物质发生化学反应;(2)溶剂易挥发,易与结晶分离除去,能给出较好的结晶;(3)价格低、毒性小、易回收、操作安全。缺点:反应较慢。
乙酸酐的优点:(1)醋酸酐容易断键,反应较快 ;(2)乙酸酐能吸水,有利于反应的进行;(3)无副反应,生成物较纯。缺点:容易水解
乙酰氯是三种酰基化试剂中活性最高的,很难控制反应条件,价格也是最高的,所以一般实验室是不用的。乙酸酐的活性其次,乙酸的活性最低,但是实验室用得最多的却是乙酸,因为芳胺与乙酸酐反应时,常伴有二乙酰胺副产物的生成。
参考资料
乙酰氯.CAS数据库列表.
最新修订时间:2024-06-13 15:55
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概述
简介
乙酰氯
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