组对甲苯磺酸的制备.ppt

精细化工产品合成与开发技术
第五组
项目四：对甲苯磺酸的制备
完成者：黄逸 徐艳 林长耀 吴志益
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防护措施及三废处理方法




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对甲苯磺酸性质： 易溶于水、醇和醚，极易潮解，易使棉织物、木材、纸张等碳水化合物脱水而碳化，难溶于苯、甲苯和二甲苯等苯系溶剂。碱熔时生成对甲酚。不具氧化性的有机强酸。常见的是对甲苯磺酸一水合物(TsOH·H2O)或四水合物(TsOH·4H2O)。
认识对甲苯磺酸
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主反应：
副反应：
实验操作草案
合成路线的确定:
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实验步骤:
仪器药品：
烧杯（100ml)、布氏漏斗、抽滤瓶、圆底烧瓶、球形冷凝管、分水器、锥形瓶。
甲苯25ml（，），浓硫酸（d=）（），精盐，浓盐酸。
实验步骤：
①在50ml圆底烧瓶内放入25ml甲苯，一边摇动烧瓶，，投入几根上端封闭的毛细管，毛细管的长度的长度应能使其斜靠在烧瓶颈内壁。在石棉网上用小火加热回流2h或至分水器中积存2ml水为止
②静置。冷却反应物。将反应物倒入60mL锥形瓶内，，此时有晶体析出。用玻璃棒慢慢搅动，反应物逐渐变成固体。用布式漏斗抽滤，用玻璃瓶塞挤压以除去甲苯和邻甲苯磺酸，得粗产品约15g。（实验到此约3h）
③若欲获得较纯的对甲苯磺酸，可进行重结晶。在50ml烧杯里，将12g粗产物溶于约6ml水里。往此溶液里通入***化氢气体，直到有晶体析出。在通***化氢气体时，要采取措施，防止“倒吸”。析出的晶体用布氏漏斗快速抽率。晶体用少量浓盐酸洗涤。用玻璃瓶塞挤压去水分，取出后保存在干燥器里。
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合成工艺路线及原理
1、几种生产方法
①硫酸磺化法
用硫酸磺化甲苯，是采用最多且历史最长的工艺，磺化反应是按下式进行的磺化反应的速度与甲苯浓度成正比，与硫酸含水量的平方成正比，所以需使用含水少的硫酸和纯度高的甲苯，但磺化反应是可逆反应，每消耗1mol的硫酸就生成1mol的水，水的浓度随反应的进行而逐渐升高，最后达到平衡，产生大量的废酸。工业生产中一般采用分压蒸馏法来除去磺化反应生成的水。使磺化反应进行安全。

硫酸做磺化剂优点是：硫酸价格低而具有一定的市场竞争力，且生产工艺简单、设备投资低易操作等，适用于小规模生产装置。但此工艺的反应收率低、产品纯度低，反应进行时随着水的生成，浓硫酸浓度下降，当达到95%时反应停止，产生大量的废酸，严重污染环境。最新的研究表明，采用添加助剂的方法可适当提高产品质量和反应收率。
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②三氧化硫磺化法
理论上，三氧化硫是最有效的磺化剂，因为只是直接的加成而不是脱除反应生产的水。在适宜的条件下，产品几乎全部是对甲苯磺酸。
以气相三氧化硫磺化剂磺化甲苯，宜选择降膜吸收反应器采用1%的有机酸作为定位剂温度控制在17℃~20℃之间，三氧化硫浓度6%~9%，反应得到的对甲苯磺酸纯度高。
用三氧化硫作磺化剂的优点是：反应安全、速度快、三废少、收率高、副产物少、产品纯度高，三氧化硫运输困难，此法对硫酸生产企业较适用。
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③***磺酸磺化法
***磺酸是一种液态磺化剂，用它磺化甲苯是放出***化氢气体，由于磺化时不生成水，所以不需要用较高温度和分压法除去水，其缺点是***磺酸价格较高，放出的***化氢具有较强的腐蚀性。用***磺酸磺化甲苯的最佳温度是35℃~45℃，且应在2~3小时内，慢慢加入等摩尔的***磺酸，然后将产物加热到60℃，这时有***化氢气体放出。采用此方法生产对甲苯磺酸的同时产生14%~16%的副产物邻甲苯磺酸，收率为90%~95%。
采用***磺酸磺化制取对甲苯磺酸，需严格控制反应条件，尤其是***磺酸与甲苯的比例，因为***磺酸过量易产生邻/对甲苯磺酰***，当***磺酸与甲苯的摩尔比达到3:1时，甲苯完全转化为邻/对甲苯磺酰***。
其优点是操作简便、产品纯、副产品***化氢可水吸收制盐酸。缺点是***磺酸价格高，产品生成成本高，缺乏市场竞争力。
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对甲苯磺酰***水解过程必须严格控制水解温度，以防止冲料。采用此方法的得到的对甲