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乙酰丙酮鹽合成研究發(fā)展
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1、前言
在當(dāng)今社會的工業(yè)生產(chǎn)中，乙酰丙酮由于其特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)被越來越多的應(yīng)用到化工、醫(yī)藥、石油、能源等方面的研究。直至今日，經(jīng)過眾多科學(xué)家和化學(xué)家的辛勤研究，多種乙酰丙酮金屬鹽已經(jīng)被開發(fā)出來了。乙酰丙酮鹽的金屬有機化合物現(xiàn)如今已成為一類重要的有機原料[1]。
依照目前為止國內(nèi)外的研究近況，液相法和固相法已成為乙酰丙酮鹽最主要的合成方法，其中以液相法最為常用�，F(xiàn)如今研究乙酰丙酮鹽合成的工藝路線和他們的應(yīng)用逐漸成為當(dāng)今科技研究的熱門課題[2]。其實，在1960年左右，國外專家就乙酰丙酮鹽的金屬有機化合物的烯烴類單體的反應(yīng)中做了研究，并處于領(lǐng)先水平。然而我國學(xué)者卻在乙酰丙酮鹽的研究方面落后于國外專家?guī)资�。因此，研究乙酰丙酮鹽合成及應(yīng)用不僅有利于我國的工業(yè)生產(chǎn)，更在我國的科技水平在世界前沿內(nèi)立足有著重要意義[3]。
2、乙酰丙酮鹽的合成方法
2.1 乙酰丙酮的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
乙酰丙酮,也叫2，4-戊二酮，被廣泛用作為醫(yī)藥中間體，在常溫下乙酰丙酮是無色或者微黃色的可流動透明液體。微溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。它的熔點是-23℃，沸點是140.6℃。乙酰丙酮的純品具有芳香的酯的香味，工業(yè)產(chǎn)品微黃色，略臭。許多金屬都可以與乙酰丙酮生成鹽類有機化合物[4]。
從乙酰丙酮的結(jié)構(gòu)可以看出由于碳負(fù)離子的負(fù)電荷通過共軛作用分散在兩個氧原子上，那個和2個羰基相連的亞甲基的其中一個羥基上的質(zhì)子很容易就脫除了。由此我們可以判定乙酰丙酮是一元弱酸。
2.2 液相法
液相法是國內(nèi)目前為止合成乙酰丙酮鹽最為常用的合成方法之一。
2.2.1 工業(yè)生產(chǎn)乙酰丙酮鹽液相法機理分析
由乙酰丙酮的結(jié)構(gòu)可以看出乙酰丙酮是一元弱酸。所謂的工業(yè)上常用的液相法利用乙酰丙酮的性質(zhì)讓它氫氧化物發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，而氫氧化物沉淀一般是通過堿溶液和可溶性金屬鹽反應(yīng)得到的。在乙酰丙酮的幾種異構(gòu)體中，通常情況下，烯醇式異構(gòu)體和酮式異構(gòu)體的混合物是乙酰丙酮的主要成分。由于這種特殊性質(zhì)，上述所提到的反應(yīng)通常處于動態(tài)平衡，反應(yīng)一段時間后，烯醇式往往會逐漸減少而酮式異構(gòu)體會烯醇式異構(gòu)體，整個反應(yīng)會一直處于這樣的動態(tài)平衡中。
2.2.2 工業(yè)生產(chǎn)乙酰丙酮鹽液相法工藝過程
工業(yè)上生產(chǎn)乙酰丙酮鹽的工藝流程非常復(fù)雜，不但對原料純度要求非常高，而且對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)人員技術(shù)的熟練有很高的要求。
一般情況下，首先要配置一定濃度要求的金屬可溶性鹽的水溶液，然后將配制好的NaOH溶液加入到上述水溶液中，此時由于兩種溶液發(fā)生苛化反應(yīng)而生成金屬的氫氧化物的沉淀，氫氧化物是我們生產(chǎn)所需要的，這時就要通過過濾得到氫氧化物。過濾好了之后要將我們得到的氫氧化物與乙酰丙酮進行反應(yīng)，此時的反應(yīng)不但對溫度有一定要求，而且還要在加熱攪拌的條件下才可以反應(yīng)。等待反應(yīng)結(jié)束后需要將反應(yīng)產(chǎn)物冷卻一段時間以消除溫度對反應(yīng)的影響，冷卻好了之后還要進行二次過濾，二次過濾后我們會得到乙酰丙酮的金屬鹽的沉淀，經(jīng)過提純獲得產(chǎn)品。
對于反應(yīng)原料，還可以用金屬氧化物來代替而不僅限于金屬可溶性鹽。對于這個反應(yīng)的工藝流程我們可以簡單的總結(jié)為在加熱攪拌的條件下，金屬氧化物和乙酰丙酮在催化劑的作用下按照一定溫度、一定比例反應(yīng)一定時間后冷卻過濾，最后經(jīng)過提純我們一樣可以獲得產(chǎn)品。
2.3 固相法
固相法是一種傳統(tǒng)的制粉工藝，雖然有其固有的缺點，如能耗大、效率低、粉體不夠細、易混入雜質(zhì)等，由于該法制備的粉體顆粒無團聚、填充性好、成本低、產(chǎn)量大、制備工藝簡單等優(yōu)點，迄今仍是常用的方法。
2.3.1 工業(yè)生產(chǎn)乙酰丙酮鹽固相法機理分析
從乙酰丙酮的結(jié)構(gòu)分析得知乙酰丙酮是一元弱酸，由于一元弱酸的特殊性質(zhì)，我們不能將乙酰丙酮直接和金屬無機鹽進行反應(yīng)。我們首先要將乙酰丙酮在弱酸環(huán)境下配置成溶液，然后將配置好的溶液與固體堿類進行反應(yīng)，得到一類乙酰丙酮金屬鹽。在這類金屬鹽中，主要的反應(yīng)方式不是螯合，因此這類金屬鹽與一般鹽的性質(zhì)相似。上述所提到的反應(yīng)類型是典型的酸堿中和反應(yīng)，經(jīng)過了這一步的反應(yīng)，乙酰丙酮會丟失一個氫鍵，然后再與具有正電性的金屬鹽離子反應(yīng)得到了我們所需要的乙酰丙酮鹽，而且這種方法得到的乙酰丙酮鹽性質(zhì)較為穩(wěn)定。
2.3.2 工業(yè)生產(chǎn)乙酰丙酮鹽固相法工藝流程
固相法工藝流程與液相法相比較為簡單的多，首先我們需要按比例混合固體堿還有乙酰丙酮，將得到的混合物置于研缽里面并充分研磨一段時間。研磨好了之后就可以將已經(jīng)制得的金屬鹽加入到研磨物種，再次研磨將得到的產(chǎn)物呈稀糊狀，然而這種狀態(tài)時不能進行固相反應(yīng)的，因此我們還好繼續(xù)將它研磨呈粉末狀，這時方可進行固相反應(yīng)。反應(yīng)后所剩下的沒有反應(yīng)的物體和水混合后過濾，將產(chǎn)物進行提純后就得到了我們所要合成的乙酰丙酮鹽。
3、乙酰丙酮鹽的應(yīng)用
由于乙酰丙酮鹽具有特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中被越來越多的應(yīng)用在醫(yī)藥、化工、能源、環(huán)境等方面。一般的生產(chǎn)中乙酰丙酮鹽不僅是一類性能良好的催化劑，而且還可以作為穩(wěn)定劑、促進劑等。除此之外，乙酰丙酮鹽還被廣泛應(yīng)用于治理現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展所帶來的環(huán)境污染問題。對我國的目前的環(huán)保具有重要的意義。
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