11-香蘭素的制備與工藝改進(jìn)

項(xiàng)目十一

香蘭素的制備與工藝改進(jìn)12024/9/2611.1認(rèn)識(shí)香料香蘭素

中文名稱：香蘭素，香草醛英文名稱：Vanillin分子式：C8H8O3

學(xué)名：3-甲氧基-4-羥基苯甲醛CAS號(hào)：121-33-52021/10/10星期日22024/9/26外觀白色或微黃色結(jié)晶，具有香莢蘭香氣及濃郁的奶香，為香料工業(yè)中最大的品種，是人們普遍喜愛的奶油香草香精的主要成份。

香蘭素：C8H8O3，俗稱香草粉，是人類所合成的第一種香,由德國的M·哈爾曼博士與G·泰曼博士于1874年合成成功的。2021/10/10星期日32024/9/26熔點(diǎn)

：81~83

℃(lit.)沸點(diǎn)

：170

℃15

mmHg(lit.)密度

：1.06蒸氣密度：5.3(對(duì)空氣)蒸氣壓：>0.01mmHg(25℃)閃點(diǎn)

：147℃ 溶解度

：溶于125倍的水、20倍的乙二醇及2倍的95%乙醇，溶于氯仿。產(chǎn)品外觀：白色針狀結(jié)晶。有芳香氣味。11.1.1產(chǎn)品性能

2021/10/10星期日42024/9/26毒性：據(jù)歐盟專家委員會(huì)2000年2月24日?qǐng)?bào)導(dǎo)，大劑量可導(dǎo)致頭痛、惡心、嘔吐、呼吸困難，甚至損傷肝、腎等。ADI：0～10mg/kg(FAO/WHO，1994)。LD50：為1.58g/kg(大鼠，經(jīng)口)。使用限量：FEMA(mg/kg)：軟飲料63；冷飲95；糖果200；焙烤食品220；布丁類120；膠姆糖270；巧克力970；裱花層150；人造奶油0.20；糖漿330～20000。FAO/WHO規(guī)定：用于方便食品的罐頭、嬰兒食品、谷類食品的最高允許用量70mg/kg（1992）。2021/10/10星期日52024/9/26典型應(yīng)用：因具有香莢蘭豆香氣及濃欲的奶香，是食品添加劑行業(yè)中不可缺少的重要原料，廣泛運(yùn)用在各種需要增加奶香氣息的調(diào)香食品中。11.1.2主要用途奶油蛋糕涼爽的冰激凌2021/10/10星期日62024/9/26Tips香蘭素添加需適量，過多影響食物口感2021/10/10星期日72024/9/26典型應(yīng)用：香蘭素在日用化妝品中起增香和定香作用。

多芬牛奶系列玉蘭油牛奶沐浴乳2021/10/10星期日82024/9/26其它應(yīng)用：香蘭素苯環(huán)結(jié)構(gòu)上有多種官能團(tuán)，使得擁有較為活潑的化學(xué)性質(zhì)，能夠發(fā)生大量化學(xué)反應(yīng)。香蘭素能夠發(fā)生醛基反應(yīng)、酚羥基反應(yīng)和芳環(huán)反應(yīng)。香蘭素苯環(huán)上的官能團(tuán)發(fā)生相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)后，可制備其它的新型香料。香蘭素作為醫(yī)藥中間體廣泛用于制藥工業(yè)。由香蘭素可以得到3，4，5-三甲氧基苯甲醛（TMB），TMB可用干磺胺增效劑甲氧芐氨嘧啶(TMP)、鎮(zhèn)咳祛痰藥喘速寧以及抗癲癰藥3，4，5-三甲氧基肉桂酰異丙胺等的合成。香蘭素還可以用來制備降壓藥1-甲基多巴、抗心臟病藥嬰粟堿和抗休克藥多巴胺等。

2021/10/10星期日92024/9/26其它應(yīng)用：香蘭素在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用是作為甘蔗的催熟劑，香蘭素腙是一種除莠劑。香蘭素還可作為潤滑油的消泡劑，亞麻油的氧化助劑，殺蟲藥劑的引誘劑，維生素B的增溶劑，甲基丙烯酸甲酷聚合的催化劑。香蘭素還可用于分析化學(xué)，檢驗(yàn)蛋白質(zhì)氮雜茚、間苯三酚及單寧酸?？蓱?yīng)用為電鍍工業(yè)中電鍍光亮劑，印制線路板生產(chǎn)導(dǎo)電劑等。2021/10/10星期日102024/9/26香蘭素——國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)主要有3家香蘭素生產(chǎn)廠。羅海（浙江）精細(xì)化工有限公司是法國羅地亞公司與浙江雪豹精細(xì)化工有限公司的合資企業(yè)，2002年生產(chǎn)能力從1000噸擴(kuò)至1500噸，且在無錫建有香蘭素原料——愈創(chuàng)木酚生產(chǎn)基地；浙江嘉興中華化工有限公司是目前國內(nèi)最大香蘭素生產(chǎn)企業(yè)，是由原上海嘉化精細(xì)化工公司、浙江中華精細(xì)化工集團(tuán)、上海新華香料廠組成的聯(lián)合企業(yè)，香蘭素年產(chǎn)能力4000噸，正在新建1套2000噸/年生產(chǎn)裝置；吉化集團(tuán)公司是國內(nèi)較早的香蘭素生產(chǎn)企業(yè)，現(xiàn)年產(chǎn)能力1500噸。2021/10/10星期日112024/9/26香蘭素——國內(nèi)外現(xiàn)狀我國是世界香蘭素出口大國，2002年國內(nèi)需求量2350噸，占產(chǎn)量的30％，其余70％用于出口。2021/10/10星期日122024/9/26國外主要有法國羅地亞公司、挪威鮑利甚公司、日本宇部興產(chǎn)3家香蘭素生產(chǎn)商。法國羅地亞是全球最大香蘭素生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)能力為8000噸，裝置分布在法國、美國。挪威鮑利葛公司是全球唯一生產(chǎn)木質(zhì)素香蘭素的廠家，同時(shí)也生產(chǎn)乙基香蘭素。香蘭素——國內(nèi)外現(xiàn)狀2021/10/10星期日132024/9/26合成原理及現(xiàn)有工藝由香蘭素的結(jié)構(gòu)不難看出，目標(biāo)化合物基本結(jié)構(gòu)為取代苯酚結(jié)構(gòu)，醛基和甲氧基分別處于酚羥基的對(duì)位和鄰位。從苯環(huán)上基團(tuán)引入的角度看，醛基可以直接引入，也可以采用氧化（或還原）的方法引入。香蘭素合成路線分析2021/10/10星期日142024/9/26（1）分析：可能合成路線一：2021/10/10星期日152024/9/26（2）分析：可能合成路線二：2021/10/10星期日162024/9/26（3）分析：可能合成路線三：2021/10/10星期日172024/9/26可能合成路線四：（4）分析：2021/10/10星期日182024/9/26除上述引入官能團(tuán)的方法，如果從基團(tuán)變換的角度，也可以有下面的逆向推導(dǎo)。（5）分析：可能合成路線五：2021/10/10星期日192024/9/26（6）分析：可能合成路線六：2021/10/10星期日20項(xiàng)目十一

香蘭素的制備與工藝改進(jìn)※合成原理及現(xiàn)有工藝11.1香蘭素及其主要合成方法212024/9/26顯然，路線五和路線六由于鹵化時(shí)能發(fā)生多鹵化及甲氧基化反應(yīng)較難的問題，不是好的分成路線。路線一～四各有特點(diǎn)，只要條件具備，都是可以嘗試的合成路線。2021/10/10星期日222024/9/26目前香蘭素主要有以下三種來源:天然提取法，化學(xué)合成法和生物合成。（1）天然提取法香蘭素在干香莢蘭豆中的含量大約20g/kg，由于香莢蘭的需要的地理?xiàng)l件比較苛刻，它的產(chǎn)量要受到諸如自然，經(jīng)濟(jì)或政治因素的影響，因此天然香蘭素價(jià)格十分昂貴，而且它的價(jià)格隨著市場(chǎng)供求而劇烈波動(dòng)。因此，從植物中提取到的香蘭素難以滿足市場(chǎng)需求。香蘭素合成原理及現(xiàn)有生產(chǎn)工藝2021/10/10星期日232024/9/26（2）化學(xué)合成法自1874年Tiemann和Haarmann確定了香蘭素的化學(xué)結(jié)構(gòu)后，出現(xiàn)許多化學(xué)合成法，這些方法不僅工藝簡(jiǎn)單，原料價(jià)格低，而且產(chǎn)量高，逐漸變成市場(chǎng)上香蘭素的主要來源。在這些化學(xué)方法中，最主要的就是木質(zhì)素法和乙醛酸法。2021/10/10星期日242024/9/26①木質(zhì)素法在天然化學(xué)物質(zhì)里最豐富的芳香物質(zhì)之一是木質(zhì)素。目前木質(zhì)素主要來源于造紙工業(yè)，該工業(yè)的副產(chǎn)品黑液通常包含30~34%的木質(zhì)素，它主要以木質(zhì)素磺酸鹽的形式存在。首先在加熱和堿性條件下，木質(zhì)素磺酸鹽發(fā)生水解，然后通入空氣氧化，然后經(jīng)過萃取、酸化等過程，精制得到香蘭素。2021/10/10星期日252024/9/26②愈創(chuàng)木酚法a．愈創(chuàng)木酚與乙醛酸縮合（乙醛酸法）愈創(chuàng)木酚在氫氧化鈉的堿液中與乙醛酸縮合生成3-甲氧基-4-羥基苯基乙醇酸，然后3-甲氧基-4-羥基苯基乙醇酸經(jīng)過氧化銅、二氧化鉛、二氧化錳等溫和的氧化劑作用生成3-甲氧基-4-羥基苯基乙醛酸，接著在酸性條件下加熱發(fā)生脫羧反應(yīng)，最后生成香蘭素。2021/10/10星期日262024/9/26b．愈創(chuàng)木酚與甲醛反應(yīng)首先由創(chuàng)愈木酚、甲醛(可用烏洛托品代替)反應(yīng)生成香蘭醇，接著在與芳基輕胺進(jìn)行縮合反應(yīng)，生成席夫堿，再將其水解后制得香蘭素。目前，我國有不少的企業(yè)采用此工藝生產(chǎn)香蘭素。亞硝化工藝生產(chǎn)香蘭素，原料愈創(chuàng)木酚的轉(zhuǎn)化率很低，產(chǎn)物分離提純復(fù)雜，“三廢”多，原料消耗高，國外早已淘汰這種工藝。2021/10/10星期日272024/9/26c．愈創(chuàng)木酚與氯仿反應(yīng)（C-甲酰化）利用Reimer-Tiemmun醛合成反應(yīng)，即在NaOH作用下，愈創(chuàng)木酚與氯仿反應(yīng)，把醛基引入苯環(huán)，可生成香蘭素。該法合成路線簡(jiǎn)單，但產(chǎn)率不是很高，近年來隨著相轉(zhuǎn)催化技術(shù)的不斷發(fā)展，該法也有了新的發(fā)展，具有進(jìn)一步的研究的意義。有研究表明在愈創(chuàng)木酚和氯仿的反應(yīng)中加入三級(jí)胺(R3N)，它參與反應(yīng)并起到了相轉(zhuǎn)移催化劑的作用，可以明顯提高香蘭素的產(chǎn)率。三氯乙醛法2021/10/10星期日282024/9/26③松柏苷水解法經(jīng)過無機(jī)酸和酶的催化作用，松柏普水解成松柏醇和葡萄糖，再將水解產(chǎn)物松柏醇氧化得到香蘭素。1874年,是最早的香蘭素的化學(xué)合成方法。由于松柏苷的來源很有限，這種工藝路線很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，因此這種方法現(xiàn)己很少使用。

2021/10/10星期日292024/9/26④丁香酚法在堿性條件下，加熱將丁香酚異構(gòu)化生成異丁香酚鈉，然后用氧化劑將異丁香酚鈉鹽氧化成香蘭素鈉鹽，再經(jīng)鹽酸酸化處理得到香蘭素，氧化劑可選用過氧化鈉、高錳酸鉀、氧氣、高鐵酸鉀等。平均產(chǎn)率約為50％。2021/10/10星期日302024/9/26⑤黃樟素法以黃樟素（來源于天然黃樟油）為原料，堿性條件下異構(gòu)轉(zhuǎn)化為異黃樟素，再氧化為胡椒醛，然后生成原兒茶醛，最后經(jīng)（CH3）2SO4（硫酸二甲酯）甲基化得到香蘭素。2021/10/10星期日312024/9/26木質(zhì)素法2021/10/10星期日322024/9/26⑥對(duì)羥基苯甲醛法以對(duì)羥基苯甲醛為原料，只需兩步反應(yīng)就可以合成香蘭素。首先，對(duì)羥基苯甲醛溴化生成3-溴-4羥基苯甲醛，然后在醇鈉的催化下與甲醇進(jìn)行甲氧基化反應(yīng)生成香蘭素。2021/10/10星期日332024/9/26⑦對(duì)甲酚法對(duì)甲酚法合成香蘭素一般有兩種路線一種是由對(duì)甲酚經(jīng)過的氧化、溴化、甲氧基化三步來合成香蘭素，該法實(shí)際上是對(duì)羥基苯甲醛法的進(jìn)一步延伸。這種合成路線不僅操作簡(jiǎn)便，而且有比較高的產(chǎn)率。第一步反應(yīng)的產(chǎn)率可以達(dá)到91%，而且不用分離就可用于下一步合成，總產(chǎn)率約為80%。2021/10/10星期日342024/9/26另一種途徑是先由對(duì)甲酚氯化，然后與甲醇鈉作用，最后經(jīng)氧化得到香蘭素。該路線反應(yīng)產(chǎn)率不如前一種。2021/10/10星期日352024/9/26（3）生物合成法香蘭素的生物合成法主要有微生物發(fā)酵法，植物細(xì)胞培養(yǎng)法，酶法等。不作為本次方案的主要內(nèi)容，在此不予詳細(xì)討論。2021/10/10星期日362024/9/26小結(jié)以上介紹的化學(xué)合成方法中，目前最普遍應(yīng)用的是愈創(chuàng)木酚路線。

NO.1

NO.2

NO.3

NO.4以丁香酚為原料以黃樟素為原料以愈創(chuàng)木酚為原料以木質(zhì)素磺酸鹽為原料2021/10/10星期日372024/9/26愈創(chuàng)木酚的典型合成路線是從鄰硝基氯苯出發(fā)，經(jīng)過甲氧基化后得鄰硝基苯甲醚，還原后得鄰氨基苯甲醚，然后再經(jīng)重氮化、水解得到愈創(chuàng)木酚。以鄰硝基氯苯為原料合成愈創(chuàng)木酚的方法見以下過程：

愈創(chuàng)木酚合成原理與生產(chǎn)工藝a．甲氧基化反應(yīng)2021/10/10星期日382024/9/26b．還原反應(yīng)c．重氮化反應(yīng)d．水解反應(yīng)2021/10/10星期日392024/9/26目前，鄰硝基苯甲醚在工業(yè)上主要以鄰硝基氯苯為原料，通過氫氧化鈉的催化作用，在過量甲醇存在的情況下，在120~130℃，0.65MPa壓力下反應(yīng)5h，產(chǎn)品產(chǎn)率大約為75%。該方法需要耗費(fèi)大量氫氧化鈉和甲醇，而且設(shè)備生產(chǎn)能力低，溶劑回收系統(tǒng)龐大，能耗高。而且，反應(yīng)需要在一定壓力條件下進(jìn)行，對(duì)設(shè)備密封性能要求較高。2021/10/10星期日402024/9/26通過上述資料的分析，結(jié)合本項(xiàng)目要求，以鄰硝基氯苯，氯仿為原料，可以選擇的工藝路線為：鄰硝基氯苯—鄰硝基苯甲醚—鄰氨基苯甲醚—愈創(chuàng)木酚—氯仿法得到香蘭素。此過程中要重點(diǎn)控制的反應(yīng)單元為甲氧基化、還原、重氮化、羥基化（水解）、C-甲?；齻€(gè)步驟。小結(jié)2021/10/10星期日41（1）色狀的檢定將試樣置于一潔凈白紙上，用目測(cè)法觀察。（2）香氣的評(píng)定按GB/T14454.2的規(guī)定。（3）熔點(diǎn)的測(cè)定按按GB/T14457.3的規(guī)定。（4）溶解度的評(píng)估按GB/T14455.3的規(guī)定。

產(chǎn)品指標(biāo)及分析檢測(cè)方法

參照GB3861-2008，用作食品添加劑的香蘭素的有關(guān)指標(biāo)和檢測(cè)方法如下：2021/10/10星期日42（5）干燥后失重的測(cè)定①儀器和試劑a．稱量瓶：扁形，直徑約為4cm～6cm。b．干燥器：玻璃，直徑約為20cm～24cm。c．干燥劑：變色硅膠。②操作程序?qū)⒆兩枘z在120℃的恒溫箱中干燥4h，稍冷后移入干燥器內(nèi)冷卻至室溫。將稱量瓶（瓶及蓋分開）置于干燥器內(nèi)至少干燥4h，取出后稱重。準(zhǔn)確稱取試樣2g～3g（精確至0.0002g）于稱量瓶中，并將試樣攤勻，厚度不得超過10mm。然后將裝有試樣的稱量瓶及蓋分置于干燥器內(nèi)至少干燥4h，取出時(shí)須將蓋蓋好，稱重。如此操作至恒重。按下式計(jì)算干燥后失重：2021/10/10星期日43式中：X———干燥后失重，%；m1———干燥前試樣和稱量瓶的質(zhì)量，單位為克（g）；m2———干燥后試樣和稱量瓶的質(zhì)量，單位為克（g）；m———干燥前試樣的質(zhì)量，單位為克（g）。

2021/10/10星期日44（6）食品添加劑中香蘭素含量的氣相色譜測(cè)定①儀器a．色譜儀：按GB/T11538—2006或GB/T11539—2008中第５章的規(guī)定。b．柱：填充柱或毛細(xì)管柱。c．檢測(cè)器：氫火焰離子化檢測(cè)器。②測(cè)定方法面積歸一化法：按GB/T11538—2006或GB/T11539—2008中10.4的指定方法測(cè)定食品添加劑香蘭素含量。③重復(fù)性及結(jié)果表示按GB/T11538—2006或GB/T11539—2008中11.4的規(guī)定進(jìn)行，應(yīng)符合要求。2021/10/10星期日45毛細(xì)管柱柱：長25m~50m，內(nèi)徑0.2mm固定相：SE30色譜爐溫度：170℃進(jìn)樣口溫度：240檢測(cè)器溫度：240檢測(cè)器：氫火焰離子化檢測(cè)器載氣：氮?dú)膺M(jìn)樣量：約0.2μL分流比：100/1④食品添加劑香蘭素典型氣相色譜圖（面積歸一化法）。2021/10/10星期日46（7）重金屬含量（以Pb計(jì)）的測(cè)定按GB/T5009.74的規(guī)定。（8）砷含量的測(cè)定按GB/T5009.76的規(guī)定。2021/10/10星期日47香蘭素光譜圖（1）紅外圖譜香蘭素紅外圖譜采用KBr壓片法制備試樣，通過紅外光譜圖中的特征吸收頻率來確定化合物中官能團(tuán)，譜圖見上圖，其中主要的IR數(shù)據(jù)及分析如下：2980cm-1sp3C-H伸縮振動(dòng)，1380cm-1出現(xiàn)中等強(qiáng)度吸收峰，為-CH3的特征吸收峰。1680cm-1處尖銳強(qiáng)峰是C=O特征吸收峰。3200cm-1處為苯環(huán)羥基基特征吸收峰。1510cm-1，1597cm-1附近的強(qiáng)吸收峰，為苯環(huán)碳伸縮振動(dòng)吸收峰。1270cm-1處為苯環(huán)上C與-OH中。的C-O吸收峰。1029cm-1，1212

cm-1處中等強(qiáng)度譜帶為苯環(huán)與OCH3中的C-O-C伸縮振動(dòng);1279cm-1，處為苯環(huán)上-OH的C-O吸收;807cm-1，865cm-1處為苯環(huán)彎曲振動(dòng)峰。上述目標(biāo)產(chǎn)物紅外分析結(jié)果為香蘭素的結(jié)構(gòu)特征。2021/10/10星期日48（2）核磁圖譜香蘭素核磁圖(13CNMR)

2021/10/10星期日49（3）質(zhì)譜圖譜香蘭素質(zhì)譜2021/10/10星期日50愈創(chuàng)木酚的光譜圖譜（1）紅外光譜愈創(chuàng)木酚紅外圖譜采用KBr壓片法制備試樣，通過紅外光譜圖中的特征吸收頻率來確定化合物中官能團(tuán)，譜圖見上圖，其中主要的IR數(shù)據(jù)及分析如下：

2980cm-1，sp3C-H伸縮振動(dòng)，1380cm-1出現(xiàn)中等強(qiáng)度吸收峰，為-CH3的特征吸收峰。

3480cm-1附近的寬峰是-OH的特征吸收峰。

1600cm-1，1500cm-1附近的強(qiáng)吸收峰，為苯環(huán)碳伸縮振動(dòng)吸收峰。

1250cm-1，1100cm-1，1000cm-1處強(qiáng)吸收峰對(duì)應(yīng)于C-O-C鍵的伸縮振動(dòng)。上述目標(biāo)產(chǎn)物紅外分析結(jié)果為愈創(chuàng)木酚的結(jié)構(gòu)特征。2021/10/10星期日51（2）質(zhì)譜圖譜愈創(chuàng)木酚質(zhì)譜圖譜2021/10/10星期日52（3）核磁圖譜愈創(chuàng)木酚核磁圖譜2021/10/10星期日5311.1.4.4本項(xiàng)目要求撰寫項(xiàng)目立項(xiàng)書選取以鄰硝基氯苯，氯仿資源為原料，制備香蘭素的合成路線為例說明合成工藝改進(jìn)的過程。2021/10/10星期日54愈創(chuàng)木酚合成過程鄰硝基氯苯的甲氧基化反應(yīng)（1）甲氧基化反應(yīng)和甲氧基化試劑①甲氧基化反應(yīng)在有機(jī)化合物分子中引入甲氧基（-OCH3）的反應(yīng)稱為甲氧基化反應(yīng)。脂肪族鹵代烷與甲醇鈉作用，鹵素被甲氧基取代生成醚，反應(yīng)式如下。鹵代烷、烯丙基型鹵化物、鹵化芐、α-鹵代酸等都可以和甲醇鈉反應(yīng)，生成相應(yīng)的醚，這是制備甲基醚的主要方法。醇和酚羥基上的氫也可被甲基取代，羥基即轉(zhuǎn)變?yōu)榧籽趸?，這也是制備甲基醚的重要方法。2021/10/10星期日55（1）甲氧基化反應(yīng)和甲氧基化試劑②甲氧基化試劑甲醇、甲醇鈉（或鉀）都可作為甲氧基化試劑。由于甲醇鈉（或鉀）的成本太高，在要求不太高的情況下（特別是水對(duì)反應(yīng)的影響不是太大的情況下），通常采用甲醇與NaOH（或KOH）反應(yīng)而得。該反應(yīng)為可逆平衡反應(yīng)，要使平衡向正方向移動(dòng)，可增加甲醇和堿的濃度。甲醇有毒，操作中要注意個(gè)人防護(hù)。2021/10/10星期日56（2）鄰硝基氯苯的甲氧基化反應(yīng)鄰硝基氯苯的甲氧基化反應(yīng)是苯環(huán)上的親核取代反應(yīng)，歷程如下：CH3ONa為強(qiáng)親核試劑，親核質(zhì)點(diǎn)為CH3O-（烷氧負(fù)離子）。由于鄰硝基氯苯中氯原子的電負(fù)性很大，會(huì)使苯環(huán)上與氯原子相連的碳原子帶部分正電荷。該碳原子能受到親核質(zhì)點(diǎn)烷氧負(fù)離子的親核進(jìn)攻，先生成加成產(chǎn)物芳負(fù)離子（也可稱為配合物負(fù)離子）；芳負(fù)離子再消除氯基，生成親核取代產(chǎn)物鄰甲氧基苯胺。生成芳負(fù)離子的一步反應(yīng)速率慢，芳負(fù)離子脫去氯基的一步反應(yīng)速率快，所以第一步為反應(yīng)速率控制步驟。反應(yīng)歷程為芳香族親核取代反應(yīng)中的加成一消除歷程，因?yàn)樵摲磻?yīng)歷程的反應(yīng)速率控制步驟必須有底物分子與親核試劑分子參與，故為雙分子歷程。由于鄰硝基氯苯中苯環(huán)為環(huán)狀共軛體系，能將與氯原子相連的帶部分正電荷的碳原子上的正電荷分散到苯環(huán)其他碳原子上，故與氯原子相連的碳原子所帶正電荷不多，親核質(zhì)點(diǎn)CH3O-向該碳原子發(fā)動(dòng)親核進(jìn)攻比較困難，甲氧基化時(shí)需要較為苛刻的反應(yīng)條件。

2021/10/10星期日57（1）還原方法和還原劑

硝基還原為氨基的常用方法主要有在電解質(zhì)溶液中的鐵屑還原法和硫化物還原法。在電解質(zhì)溶液中用鐵屑還原硝基化合物是一種古老的方法。鐵屑價(jià)格低廉、工藝簡(jiǎn)單、適用范圍廣、副反應(yīng)少、對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求低，無論國內(nèi)或國外都曾長期采用鐵屑法生產(chǎn)芳胺。由于鐵屑法排出大量含苯胺的鐵泥和廢水，從環(huán)境保護(hù)和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度出發(fā)，該法基本上已被加氫還原法所取代。但對(duì)不少生產(chǎn)噸位較小的芳胺，尤其是生產(chǎn)含水溶性基團(tuán)的芳胺，鐵屑還原法仍是硝基還原的一種重要方法?，F(xiàn)以鐵屑在電解質(zhì)溶液中對(duì)芳香族硝基化合物進(jìn)行還原為例，來討論該反應(yīng)的有關(guān)問題。11.2.1.2鄰硝基苯甲醚的還原反應(yīng)2021/10/10星期日58（2）鄰硝基苯甲醚還原反應(yīng)的機(jī)理鐵屑和酸（如硫酸、鹽酸、醋酸等）共存時(shí)或在鹽類電解質(zhì)（如FeCl2、NH4Cl等）的水溶液中對(duì)于硝基是一種強(qiáng)還原劑，可以將硝基還原成氨基。芳香族硝基化合物用鐵屑還原時(shí)，可能有兩種反應(yīng)歷程，一種是根據(jù)所生成的中間產(chǎn)物提出的化學(xué)歷程，另一種是按照電子理論提出的電子歷程。①鐵屑在電解質(zhì)溶液中使芳香族硝基化合物還原的反應(yīng)歷程鐵屑在金屬鹽如FeCl2、NH4Cl等存在下在水中使硝基化合物還原，由下列兩個(gè)基本反應(yīng)來完成：2021/10/10星期日59生成的二價(jià)鐵和三價(jià)鐵按下式轉(zhuǎn)變成黑色的磁性氧化鐵（Fe3O4）：整理上述反應(yīng)式得到總還原方程式：②鐵屑在鹽酸中使芳香族硝基化合物還原的反應(yīng)歷程在電解質(zhì)溶液中的鐵屑還原反應(yīng)是個(gè)電子得失的轉(zhuǎn)移過程。鐵屑是電子的供給者，電子向硝基轉(zhuǎn)移，使硝基化合物產(chǎn)生負(fù)離子自由基，然后與質(zhì)子供給者（如水）提供的質(zhì)子結(jié)合形成還原產(chǎn)物。其過程如下：氮原子得到電子，其化合價(jià)由+3→+1→0→-3變化，中間產(chǎn)物ArNO、ArNOH比底物ArNO2更容易被還原，所以不易分離，難以檢測(cè)。2021/10/10星期日60重氮鹽的水解屬于單分子親核取代反應(yīng)歷程（即SN1歷程）。當(dāng)將重氮鹽在酸性水溶液中加熱煮沸時(shí)，重氮鹽首先分解成芳正離子，后者受到親核試劑水分子的親核進(jìn)攻，快速形成中間體陽離子（I），再脫質(zhì)子生成酚類。歷程如下：鄰甲氧基苯胺的重氮化反應(yīng)重氮化的原理已經(jīng)在相關(guān)項(xiàng)目中討論過，這不再討論。鄰甲氧基苯胺重氮鹽的水解反應(yīng)其中，生成芳正離子（Ar＋）的反應(yīng)是重氮鹽水解反應(yīng)的反應(yīng)速率控制步驟。隨著酚的濃度逐漸提高，部分重氮鹽也會(huì)和酚偶合形成羥基偶氮染料，或者和酚氧負(fù)離子反應(yīng)生成二芳基醚。2021/10/10星期日61香蘭素合成（Reimer-Tiemann反應(yīng)）香蘭素通過創(chuàng)愈木酚（鄰甲氧基苯酚）與氯仿（CHCl3）反應(yīng)制備是一個(gè)C-甲?；磻?yīng)。C-甲?；侵冈谟袡C(jī)化合物分子的碳原子上引入甲?；＜柞；?OHO）即甲酸失三一個(gè)羥基后所剩余的基團(tuán)，又可稱為醛基。C-甲?；赏ㄟ^Reimer-Tiemann反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。將酚類在氫氧化鈉水溶液中與三氯甲烷（即氯仿）作用可在芳環(huán)上引入醛基生成羥基芳醛（羥基苯甲醛），此反應(yīng)稱作Reimer-Tiemann反應(yīng)。含有羥基的喹啉、吡咯、茚等雜環(huán)化合物也能進(jìn)行此反應(yīng)。常用的堿溶液是氫氧化鈉、碳酸鉀、碳酸鈉水溶液，產(chǎn)物一般以鄰位為主，少量為對(duì)位產(chǎn)物。如果兩個(gè)鄰位都被占據(jù)則進(jìn)入對(duì)位。不能在水中起反應(yīng)的化合物可在吡啶中進(jìn)行，此時(shí)只得到鄰位產(chǎn)物。2021/10/10星期日62以苯酚為例：反應(yīng)歷程首先是二氯甲烷在堿作用下先生成活潑的親電質(zhì)點(diǎn)二氯卡賓（：CCl2）：二氯卡賓是在三氯甲烷C原子上消除一個(gè)H原子和一個(gè)Cl原子后的消除產(chǎn)物，該消除反應(yīng)稱為1，1消除反應(yīng)或α-消除反應(yīng)。2021/10/10星期日63然后二氯卡賓進(jìn)攻酚負(fù)離子中芳環(huán)上電子云密度較高的酚羥基的鄰位或?qū)ξ?，生成加成中間體（I），通過質(zhì)子轉(zhuǎn)移生成苯二氯甲烷衍生物（2），最后水解生成鄰（或?qū)Γ┝u基苯甲醛；當(dāng)酚羥基的鄰位或?qū)ξ挥腥〈鶗r(shí)，常有副產(chǎn)物2，2或4，4二取代環(huán)己二烯酮產(chǎn)生。例如：2021/10/10星期日64另外，卡賓是一種高度活潑的缺電性質(zhì)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的親電性，可發(fā)生多種反應(yīng)。例如，在有水的情況下，二氯卡賓可迅速發(fā)生水解：因此Reimer-Tiemann反應(yīng)中副反應(yīng)很多，收率一般在30％～70％。

2021/10/10星期日65原有工藝過程中各步驟反應(yīng)的影響因素甲氧基化反應(yīng)的影響因素①鄰硝基氯苯的反應(yīng)性質(zhì)

鄰硝基氯苯為黃色結(jié)晶，熔點(diǎn)32.5℃，沸點(diǎn)245.5℃；相對(duì)密度1.30；不溶于水，溶于乙醇、苯；一般狀況下性質(zhì)較穩(wěn)定。有毒。由于苯環(huán)上接有吸電子基團(tuán)硝基，苯環(huán)上的電子云密度降低，相對(duì)提高了苯環(huán)上與氯原子相連的碳原子的正電性，該碳原子親電性增強(qiáng)，有利于甲氧基團(tuán)（即CH3O-）對(duì)該碳原子的親核進(jìn)攻，使得鄰硝基氯苯的甲氧基化能力有所提高。②氫氧化鈉濃度的影響

氫氧化鈉與甲醇作用生成甲醇鈉，由于反應(yīng)可逆，氫氧化鈉的濃度越高對(duì)生成甲醇鈉越有利。水的存在不利于甲醇鈉的生成，同時(shí)也可能引起水解的副反應(yīng)，對(duì)甲氧基化不利。可以考慮用固體氫氧化鈉參加反應(yīng)。2021/10/10星期日66④溶劑的影響

甲氧基化反應(yīng)通常用無水甲醇作為溶劑，一方面甲醇的極性很高，可以溶解甲醇鈉和鄰硝基氯苯，另一方面甲醇是低沸點(diǎn)的溶劑，反應(yīng)后可以很方便地分離。⑤溫度、壓力的影響

由于鄰硝基氯苯的親電性較低，甲氧基化反應(yīng)需要較高的溫度，另一方面，甲醇鈉的堿性較強(qiáng)，相對(duì)有利于甲氧基化反應(yīng)的進(jìn)行，因此反應(yīng)溫度是這兩種因素綜合作用的結(jié)果。資料表明，鄰硝基氯苯的甲氧基化反應(yīng)溫度控制在100℃左右較為合適。

由于在常壓下甲醇的沸點(diǎn)為64.7℃，因此反應(yīng)必須在加壓下進(jìn)行。在100℃時(shí)，相應(yīng)的甲醇蒸氣的壓力應(yīng)在0.3MPa左右。⑥主要的副反應(yīng)分析

在強(qiáng)堿存在下，反應(yīng)體系中水的存在可能使鄰硝基氯苯發(fā)生水解，產(chǎn)生副產(chǎn)物鄰硝基苯酚。2021/10/10星期日67鄰硝基苯甲醚還原反應(yīng)的影響因素①鄰硝基苯甲醚的性質(zhì)無色結(jié)晶或微紅色液體，熔點(diǎn)9.6℃，沸點(diǎn)276.8℃，不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多數(shù)有機(jī)溶劑，化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，屬于有毒化學(xué)品。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的芳香族硝基化合物，采用鐵屑還原時(shí)，反應(yīng)條件不同。具有類似結(jié)構(gòu)（I）的化合物，取代基的吸電子效應(yīng)使硝基中氮原子上的電子云密度降低，親電能力增加，有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行、反應(yīng)溫度可較低。具有類似結(jié)構(gòu)（II）的化合物，取代基的給電子效應(yīng)使硝基中氮原子上的電子云密度增加，使氮原子的親電能力減弱，不利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。顯然，鄰硝基苯甲醚結(jié)構(gòu)類似（II），相對(duì)需要較強(qiáng)的還原反應(yīng)條件。2021/10/10星期日68②鐵屑的組成與細(xì)度鐵屑的物理狀態(tài)和化學(xué)狀態(tài)對(duì)反應(yīng)有很大的影響。工業(yè)上常用潔凈、粒細(xì)、質(zhì)軟的灰鑄鐵作還原劑，而熟鐵粉、鋼粉及化學(xué)純的鐵粉效果極差。因?yàn)榛诣T鐵中富含碳，并含有少量的硅、錳、磷等元素，在電解質(zhì)水溶液中可形成很多微電池，促進(jìn)鐵的電化學(xué)腐蝕，有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。另一方面，灰鑄鐵脆性大，在攪拌過程中易被粉碎，增大了與反應(yīng)物的接觸面積，有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。1mol硝基物理論上需要2.25mol的鐵屑，實(shí)際用量為3～4mol，過量多少與鐵屑質(zhì)量及粒度大小有關(guān)。鐵屑細(xì)度一般以60～100目為宜。鐵屑在還原前，通常需要用電解質(zhì)進(jìn)行預(yù)蝕處理。如工業(yè)上使用FeCl2電解質(zhì)時(shí)，是通過加入少量稀鹽酸和鐵屑來制成，又稱為“鐵屑的預(yù)蝕”過程。2021/10/10星期日69③電解質(zhì)電解質(zhì)實(shí)質(zhì)上是鐵屑還原的催化劑，可促進(jìn)鐵屑還原反應(yīng)。因?yàn)樗屑尤腚娊赓|(zhì)可以提高溶液的導(dǎo)電能力，加速鐵的預(yù)蝕，有利于還原反應(yīng)的進(jìn)行。鐵的還原速率取決于電解質(zhì)的性質(zhì)和濃度。不同電解質(zhì)對(duì)還原硝基苯的收率的影響見下表。電解質(zhì)苯胺收率/%電解質(zhì)苯胺收率/%NH4Cl95.5MgCl268.5FeCl291.3NaCl50.4(NH4)2SO489.2Na2SO442.4BeCl287.3CH3COONa10.7CaCl281.3NaOH0.7可知，當(dāng)其他條件相同時(shí)，電解質(zhì)中，使用NH4Cl的還原速率最快，氯化亞鐵次之；酸性越強(qiáng)，對(duì)還原反應(yīng)越有利。工業(yè)生產(chǎn)上常使用NH4Cl和FeCl2為電解質(zhì)。適當(dāng)增加電解質(zhì)濃度，還原速率加快，但還原速率增加有極限值。通常1mol硝基化合物約需要0.1～0.2mol電解質(zhì)，其濃度在3％左右。2021/10/10星期日70④溶劑用鐵屑還原硝基化合物時(shí)，可用甲醇、乙醇、冰醋酸和水等作為溶劑。用冰醋酸作為溶劑時(shí)，反應(yīng)速率快，產(chǎn)物容易分離，但產(chǎn)物中含有大量氨基酰化物。用乙醇作為溶劑時(shí)，?；锏暮靠娠@著減少，但還原速率明顯減慢。最常用的溶劑是水，而水同時(shí)又是還原反應(yīng)中氫的來源。為了保證有效的攪拌，加強(qiáng)反應(yīng)中的傳熱和傳質(zhì)，水一般是過量的。但水量過多時(shí)，將降低設(shè)備的生產(chǎn)能力和電解質(zhì)的濃度，一般采用硝基化合物與水的摩爾比為1：（50～100）。對(duì)于一些活性較低的化合物，可加入甲醇、乙醇等能與水相混的溶劑，以利于反應(yīng)進(jìn)行。2021/10/10星期日71⑤溫度硝基還原時(shí)，反應(yīng)溫度通常為90～102℃，即接近反應(yīng)液的沸騰溫度。由于鐵屑還原是強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，如果加料太快，反應(yīng)過于激烈，會(huì)導(dǎo)致爆沸溢料。所以，反應(yīng)開始階段靠自身反應(yīng)熱保持沸騰，反應(yīng)后期采用直接用水蒸氣保持反應(yīng)物料沸騰。2021/10/10星期日72重氮化反應(yīng)影響因素重氮化影響因素有無機(jī)酸及其用量、亞硝酸鈉的用量、芳伯胺的堿性、重氮化反應(yīng)溫度等。①鄰甲氧基本胺的性質(zhì)在鄰甲氧基苯胺分子結(jié)構(gòu)中，由于氨基的鄰位甲氧基是供電子基團(tuán)，故使氨基氮原子上的電子云密度增加，堿性增強(qiáng)。因此鄰甲氧基苯胺重氮化時(shí)反應(yīng)活性較高。

②無機(jī)酸的選擇由于鄰甲氧基本胺的堿性較強(qiáng)，重氮化時(shí)通常選擇的無機(jī)酸是稀鹽酸或稀硫酸。但考慮到重氮化反應(yīng)的目的是為了將重氮鹽進(jìn)一步水解而引入羥基，如使用鹽酸形成重氮鹽酸鹽，則在水解時(shí)還會(huì)發(fā)生重氮基置換為氯基的副反應(yīng)，故重氮化時(shí)只能選用稀硫酸。2021/10/10星期日73③硫酸的濃度及用量芳胺在硫酸溶液中能與硫酸作用形成銨鹽，這是一個(gè)可逆的平衡反應(yīng)。芳胺的堿性越強(qiáng)，形成的銨鹽越穩(wěn)定。硫酸濃度越低，溶液中游離芳胺濃度越高；反之，游離芳胺的濃度越低。由于參加重氮化反應(yīng)的芳胺是游離的芳胺，故硫酸濃度高時(shí)，雖然能增加亞硝化質(zhì)點(diǎn)的濃度，但游離芳胺的濃度下降，反而會(huì)使重氮化反應(yīng)速率變慢；而硫酸濃度低時(shí)，雖然游離芳胺的濃度增加，但亞硝化質(zhì)點(diǎn)濃度也會(huì)下降，也不利于重氮化反應(yīng)的進(jìn)行。一般來講，無機(jī)酸濃度較低時(shí)，前一影響是次要的，因此隨酸濃度的增加，重氮化反應(yīng)速率加快；但是隨著酸濃度的增加，前一影響逐漸變?yōu)橹饕挠绊懸蛩?，這時(shí)繼續(xù)增加酸的濃度使游離胺的濃度降低，從而使重氮化反應(yīng)速率下降。因此對(duì)于某一種具體的芳胺，無機(jī)酸的濃度有最適的濃度。一般而言，堿性強(qiáng)的芳胺，無機(jī)酸的濃度稀較有利；堿性弱的芳胺，無機(jī)酸的濃度高有利。2021/10/10星期日74從芳伯胺重氮化反應(yīng)的通式可知，1mol芳伯胺重氮化只需2mol的無機(jī)酸，但實(shí)際量可達(dá)2.5～4.0mol。當(dāng)酸量不足時(shí)，重氮化合物與游離胺作用，生成重氮氨基化合物。它是一種難溶于重氮化反應(yīng)體系的物質(zhì)，一旦生成就難以轉(zhuǎn)化，致使重氮化操作困難，甚至失敗。酸的用量決定于重氮化合物與游離胺生成重氮氨基化合物的難易。一般來說，重氮化溶液的酸度始終不能低于pH＝2（剛果紅試紙變藍(lán)），以保證重氮化反應(yīng)順利進(jìn)行，防止副產(chǎn)物生成并增加重氮化合物的穩(wěn)定性。④亞硝酸鈉的用量與濃度亞硝酸鈉的用量通常比芳胺過量1％～5％，亞硝酸鈉一般配成30％～35％的水溶液，現(xiàn)用現(xiàn)配。為避免重氮化反應(yīng)過程中亞硝酸損失，亞硝酸鈉水溶液要加至反應(yīng)器中液而下，且亞硝酸鈉水溶液的加料速度要與重氮化反應(yīng)速率相適應(yīng)，不能太慢或太快。2021/10/10星期日75

⑤溫度由于鄰甲氧基苯胺的堿性較強(qiáng)，重氮化反應(yīng)一般控制在0～5℃進(jìn)行。溫度高時(shí)，重氮化鹽與亞硝酸都易發(fā)生分解。

⑥重氮化方法由于鄰甲氧基苯胺的堿性強(qiáng)，宜采用直接法（或正法）重氮化。即重氨化時(shí)先將芳胺溶于稀的硫酸溶液中，冷卻并在攪拌下慢慢加入亞硝酸鈉的水溶液進(jìn)行反應(yīng)。2021/10/10星期日76重氮鹽水解影響因素①重氮鹽的性質(zhì)重氮鹽水解的難易程度與重氮鹽的結(jié)構(gòu)有關(guān)。重氮鹽越穩(wěn)定，水解反應(yīng)越難。當(dāng)苯環(huán)上接有吸電子基團(tuán)時(shí)，因?yàn)楣曹椀膫鬟f，降低了重氮鍵上的電子云密度，提高了重氮基的正電性，有利于重氮鹽的穩(wěn)定；反之，當(dāng)苯環(huán)上接有供電子基團(tuán)時(shí)，重氮鹽穩(wěn)定性差。為了避免芳正離子與氯負(fù)離子相反應(yīng)生成氯化副產(chǎn)物，重氮鹽水解時(shí)宜用重氮硫酸鹽。②水解溫度重氮鹽水解溫度一般控制在102～145℃?？筛鶕?jù)水解的難易確定水解溫度，并根據(jù)水解溫度來確定所用硫酸的濃度，或加入硫酸鈉來提高沸騰溫度。穩(wěn)定性差的重氮鹽的水解溫度要更低一些。③水解催化劑加入硫酸銅（及Cu2O）對(duì)于重氮鹽的水解具有良好的催化作用，可降低水解溫度，提高收率。2021/10/10星期日77

④水解反應(yīng)的介質(zhì)為了避免水解過程中副反應(yīng)，水解反應(yīng)要在40％~50％濃度的硫酸中進(jìn)行。

⑤傳質(zhì)的影響良好的攪拌有利于反應(yīng)物料的傳質(zhì)，故對(duì)反應(yīng)有利。

⑥重氮鹽水解時(shí)的副反應(yīng)芳正離子非?；顫姡梢耘c反應(yīng)液中的親核試劑反應(yīng)，如與生成的酚負(fù)離子反應(yīng)生成二芳基醚等副產(chǎn)物。另外，少量重氮鹽也能和酚發(fā)生偶合反應(yīng)。重氮鹽水解成酚的一個(gè)改良方法是將重氮鹽與氟硼酸作用，生成氟硼酸重氮鹽，然后用冰醋酸處理，得乙酸芳酯化，再將它水解即得到酚。重氮鹽是很活潑的化合物，水解時(shí)會(huì)發(fā)生各種副反應(yīng)，為避免這些副反應(yīng)的發(fā)生，總是將冷的重氮硫酸氫鹽溶液慢慢加到熱的或沸騰的稀硫酸中，使重氮鹽在反應(yīng)液中的濃度始終很低。

2021/10/10星期日78①鄰甲氧基苯酚的反應(yīng)性質(zhì)鄰甲氧基苯酚為白色或淡黃色結(jié)晶。有特殊的芳香氣味。暴露于空氣或日光中逐漸變成暗色。密度（晶體）1.129g／cm3。熔點(diǎn)32℃。沸點(diǎn)205.5℃。折射率1.5385。微溶于水，溶于乙醇、乙醚、甘油、氯仿和冰醋酸。在鄰甲氧基苯酚的分子結(jié)構(gòu)中，由于甲氧基為供電子基團(tuán)，可以使得芳環(huán)的電子云密度增加，對(duì)甲?；磻?yīng)有利。雖然酚羥基的一個(gè)鄰位已經(jīng)被甲氧基占據(jù)，但空間位阻似乎不太大，C甲?；瘯r(shí)醛基仍然可以進(jìn)入酚羥基的另一個(gè)鄰位或?qū)ξ弧?/p>

影響Reimer－Tiemann反應(yīng)的因素2021/10/10星期日79

②氯仿的用量從反應(yīng)計(jì)量系數(shù)看，氯仿與鄰甲氧基苯酚二者的物質(zhì)的量用量相等。但考慮到氯仿在產(chǎn)生二氯卡賓過程中二氯卡賓的消耗，以及氯仿參與的副反應(yīng)，氯仿的用量應(yīng)該適當(dāng)增加。

③溶劑及相轉(zhuǎn)移催化劑由于堿是固體，反應(yīng)時(shí)要以溶液形式，故所選溶劑要對(duì)NaOH具有一定的溶解能力。可以用極性較強(qiáng)的醇類和水的混合溶液為反應(yīng)溶劑。一方面，醇能很好地溶解鄰甲氧基苯酚與氯仿，另一方面，醇也能溶解一定量的NaOH。醇類通?？梢赃x甲醇或乙醇，用量應(yīng)能提供足夠的反應(yīng)物的濃度為宜。為了加快氯仿進(jìn)入水相的速率，加入相轉(zhuǎn)移催化劑如季銨鹽、三乙基芐基氯化銨（TEBA）等對(duì)反應(yīng)有利。相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)在攪拌下進(jìn)行，無需很高溫度，催化劑用量一般為試劑質(zhì)量的1％～3%。2021/10/10星期日80④堿的濃度及用量苯酚反應(yīng)時(shí)堿的濃度為10％，萘酚反應(yīng)時(shí)堿的最佳濃度為25.45％。因堿的濃度太低，難以形成二氯卡賓，且氯仿和酚發(fā)生生成甲酸酚酯的副反應(yīng)；堿的濃度過高，則有利于康尼查羅反應(yīng)（Cannizzaro）的發(fā)生，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)率降低。康尼查羅反應(yīng)是沒有α氫原子的醛在強(qiáng)堿作用下發(fā)生分子間氧化還原反應(yīng)生成羧酸和醇。從反應(yīng)機(jī)理看，堿的用量至少為氯仿的3倍物質(zhì)的量?？紤]到酚羥基的酸性，堿的用量應(yīng)該更多一些。若堿過量太多，則會(huì)導(dǎo)致鄰羥基苯甲醛（俗稱水楊醛）的縮合，生成酚醛樹脂型高聚物，副產(chǎn)品焦油量增加。正因?yàn)閴A過量，故反應(yīng)后還需酸化處理才能得到目標(biāo)產(chǎn)物。2021/10/10星期日81⑤反應(yīng)溫度溫度低對(duì)反應(yīng)不利。在室溫下，以酚羥基的O-烷基化反應(yīng)為主反應(yīng)，所生成的原甲酸二苯酚酯在酸化時(shí)又轉(zhuǎn)變成烷基苯酚，這就降低了烷基苯酚的轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)溫度與選擇的溶劑有關(guān)。因?yàn)榉磻?yīng)在常壓下反應(yīng)，則反應(yīng)溫度一般為溶劑的回流溫度，約65～85℃。⑥傳質(zhì)的影響由于反應(yīng)體系為非均相體系，良好的攪拌有利于相鄰相際間的傳質(zhì)，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。

2021/10/10星期日82設(shè)計(jì)工藝改進(jìn)方案（正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)）

注：①進(jìn)行本工作之前，建議詳細(xì)學(xué)習(xí)項(xiàng)目一中1.3，1.4中介紹的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則。②本次討論的香蘭素的合成路線比較復(fù)雜，針對(duì)中討論的各影響因素都可以設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)過程，選擇最優(yōu)的合成條件來提高產(chǎn)品質(zhì)量。因此，僅以舉例的形式來說明對(duì)于香蘭素合成的工藝改進(jìn)設(shè)計(jì)方法。

2021/10/10星期日83例如：對(duì)于3因素3水平的一系列試驗(yàn)，各因素的水平之間全部可能組合有27種。全面試驗(yàn)達(dá)到了35=243個(gè)，顯然用全面試驗(yàn)的方法是很難實(shí)現(xiàn)的。表11-2因素3水平全面試驗(yàn)方案C1C2C3A1B1B2B3A1B1C1*A1B2C1A1B3C1A1B1C2A1B2C2*A1B3C2A1B1C3A1B2C3A1B3C3*A2B1B2B3A2B1C1A2B2C1A2B3C1*A2B1C2*A2B2C2A2B3C2A2B1C3A2B2C3*A2B3C3A3B1B2B3A3B1C1A3B2C1*A3B3C1A3B1C2A3B2C2A3B3C2*A3B1C3*A3B2C3A3B3C32021/10/10星期日84

針對(duì)上述情況的正交設(shè)計(jì)就是從選優(yōu)區(qū)全面試驗(yàn)點(diǎn)（水平組合）中挑選出有代表性的部分試驗(yàn)點(diǎn)（水平組合）來進(jìn)行試驗(yàn)。表11-1中標(biāo)有“*”號(hào)的九個(gè)組合，就是利用正交表L9(34)從27個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中挑選出來的9個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。即：

(1)A1B1C1(2)A2B1C2(3)A3B1C3(4)A1B2C2(5)A2B2C3(6)A3B2C1(7)A1B3C3(8)A2B3C1(9)A3B3C2在影響Reimer－Tiemann反應(yīng)的因素中，氯仿的用量；堿的濃度；反應(yīng)溫度是影響C-甲?；磻?yīng)的主要因素。針對(duì)這四個(gè)因素，進(jìn)行正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)。

A因素是氯仿用量，設(shè)A1、A2、A33個(gè)水平；B因素是堿的濃度值，設(shè)B1、B2、B33個(gè)水平；C因素為反應(yīng)溫度，設(shè)C1、C2、C33個(gè)水平。2021/10/10星期日85按本次試驗(yàn)要求，不考慮因素間的相互作用，因素水平表如下，表11-3因素水平表水平試驗(yàn)因素A氯仿用量（n氯仿:n鄰甲氧基苯酚）B堿的濃度（質(zhì)量濃度）C反應(yīng)溫度（℃）11.09%6021.518%7032.027%902021/10/10星期日86表11-4L934正交試驗(yàn)表序號(hào)A氯仿用量（n氯仿:n鄰甲氧基苯酚）B堿的濃度（質(zhì)量濃度）D反應(yīng)溫度（℃）試驗(yàn)結(jié)果（香蘭素收率）1A1B1C1Y12A1B2C2Y23A1B3C3Y34A2B1C2Y45A2B2C3Y56A2B3C1Y67A3B1C3Y78A3B2C1Y89A3B3C2Y9以下為計(jì)算分析部分1位級(jí)Y1+Y2+Y3Y1+Y4+Y7Y1+Y6+Y82位級(jí)Y4+Y5+Y6Y2+Y5+Y8Y2+Y4+Y93位級(jí)Y7+Y8+Y9Y3+Y6+Y9Y3+Y5+Y71位級(jí)均值（Y1+Y2+Y3）/3（Y1+Y4+Y7）/3（Y1+Y6+Y8）/32位級(jí)均值（Y4+Y5+Y6）/3（Y2+Y5+Y8）/3（Y2+Y4+Y9）/33位級(jí)均值（Y7+Y8+Y9）/3（Y3+Y6+Y9）/3（Y3+Y5+Y7）/3級(jí)差最大均值減最小均值最大均值減最小均值最大均值減最小均值2021/10/10星期日87圖11-7正交試驗(yàn)流程圖2021/10/10星期日88按正交試驗(yàn)表進(jìn)行9個(gè)組合的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果（收率）填入試驗(yàn)表，計(jì)算各位級(jí)平均值和級(jí)差。按以下兩個(gè)原則分析計(jì)算結(jié)果：

①極差最大是關(guān)鍵因素，其次是重要因素，最小是次要因素，其余為一般因素。相對(duì)的，所選位級(jí)值不同，極差不同。②位級(jí)平均值越大，該位級(jí)越好。由此可得最優(yōu)方案。2021/10/10星期日89香蘭素合成各步反應(yīng)操作要點(diǎn)

（1）甲氧基化反應(yīng)控制要點(diǎn)

①甲氧基化反應(yīng)的反應(yīng)體系a．由于反應(yīng)需要在加壓下完成，宜采用液－液低壓反應(yīng)釜進(jìn)行。b．低壓反應(yīng)釜需配置有進(jìn)料系統(tǒng)，加溫、冷卻系統(tǒng)，攪拌系統(tǒng)，排汽冷凝接收裝置，出料取樣系統(tǒng)，惰性氣體（如N2）接入口等。c．低壓反應(yīng)釜耐壓范圍為0～16MPa。2021/10/10星期日90②反應(yīng)控制

甲氧基化反應(yīng)成敗的關(guān)鍵之一在于甲醇鈉溶液的質(zhì)量，因此在制各甲醇鈉溶液時(shí)，要密切注意甲醇鈉溶液的濃度、水分的含量。氫氧化鈉在甲醇中溶解速率較慢，應(yīng)在回流的溫度下溶解，可先制備濃度較稀的甲醇鈉溶液，然后再濃縮至適當(dāng)?shù)臐舛?。由于空氣中CO2能導(dǎo)致甲醇鈉溶液失效，故反應(yīng)時(shí)應(yīng)用新制的甲醇鈉溶液。低壓反應(yīng)釜啟壓前應(yīng)注意將釜內(nèi)空氣排盡，這樣啟壓后，釜內(nèi)的壓力與溫度才能大致對(duì)立。應(yīng)以控制反應(yīng)溫度為主，控制反應(yīng)壓力為輔。當(dāng)反應(yīng)結(jié)束后降溫時(shí)，應(yīng)等表壓降到接近于零時(shí)通入一定壓力的惰性氣體（如N2），方能繼續(xù)降溫。防止釜內(nèi)會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓或吸入空氣。

③反應(yīng)終點(diǎn)的控制

可測(cè)定反應(yīng)體系中甲醇鈉的濃度。當(dāng)甲醇鈉濃度降低到一定程度，較長時(shí)間維持不變時(shí)，反應(yīng)即達(dá)終點(diǎn)。也可取樣用薄層色譜或氣相色譜（或高效液相色譜）等來測(cè)定產(chǎn)物含量。2021/10/10星期日91（2）鄰硝基苯甲醚還原反應(yīng)控制要點(diǎn)

①還原反應(yīng)體系

a．體系要在加熱條件下進(jìn)行，要配加熱裝置和回流冷凝裝置。b．鐵屑是固體，反應(yīng)體系要配有攪拌裝置。

②還原反應(yīng)控制選用水為反應(yīng)介質(zhì)，鐵粉首先進(jìn)行預(yù)蝕處理，然后再加入鄰硝基苯甲醚進(jìn)行還原。反應(yīng)開始如果反應(yīng)快的話，可以考慮控制加料速度。由于Fe2+高溫時(shí)容易水解，反應(yīng)過程中可用Na2S檢查有無Fe2+存在，若無Fe2+存在則須補(bǔ)加少量的酸。補(bǔ)加酸最好選擇非揮發(fā)性的酸或酸性電解質(zhì)，以免揮發(fā)出體系。

③還原反應(yīng)終點(diǎn)控制鐵粉還原過程中通常伴隨一些顏色的變化，當(dāng)顏色不再變化時(shí)往往達(dá)到還原反應(yīng)的終點(diǎn)。也可采用薄層色譜或氣相色譜（或高效液相色譜）等對(duì)反應(yīng)進(jìn)行跟蹤。2021/10/10星期日92（3）重氮化反應(yīng)控制要點(diǎn)

①重氮化反應(yīng)體系采用正法重氮化時(shí)，應(yīng)將鄰甲氧基苯胺的硫酸溶液一次性加入反應(yīng)瓶內(nèi)，而亞硝酸鈉溶液由加樣器滴加。由于反應(yīng)需要控制低溫，故配有需要溫度計(jì)和冰水（或采用冰鹽浴裝置移除反應(yīng)熱）。為了避免反應(yīng)時(shí)物料的局部濃差，攪拌是必需的。此外，體系應(yīng)該有連通大氣的出口（可加上回流裝置）。②重氮化反應(yīng)的控制反應(yīng)中自始至終保持亞硝酸稍微過量。亞硝酸鈉水溶液的加料速度要適當(dāng)，不能太快．也不能太慢；反應(yīng)中必須嚴(yán)格地控制好溫度，防止重氮鹽與亞硝酸發(fā)生分解。重氮鹽濃度通常為：0.1～0.9mol／L。水的用量控制到反應(yīng)結(jié)束時(shí)反應(yīng)液總體積為胺量的10～12倍。2021/10/10星期日93③重氮化反應(yīng)終點(diǎn)的控制當(dāng)?shù)孜镟徏谆桨纷饔猛戤吅螅w系中亞硝酸微過量，通常采用淀粉—碘化鉀試紙進(jìn)行反應(yīng)的檢驗(yàn)。微過量的亞硝酸可以將試紙中的碘化鉀氧化為碘而使試紙變藍(lán)色。重氮化反應(yīng)完畢，過量的亞硝酸對(duì)下步反應(yīng)不利，常加入適量的尿素或氨基磺酸將過達(dá)的亞硝酸分解，或加入少量的芳胺與過量的亞硝酸作用。反應(yīng)式如下：2021/10/10星期日94（4）水解反應(yīng)控制要點(diǎn)①重氮鹽水解反應(yīng)體系水解液一般由水（用硫酸銅飽和，100℃時(shí)溶解度為75.4g結(jié)晶硫酸銅）、硫酸、少量Cu2O組成（有些場(chǎng)合下加入惰性溶劑也可），水解時(shí)溶液要處于沸騰狀態(tài)，故需要加熱裝置，同時(shí)需配有水蒸氣蒸餾裝置。由于加樣器的傳熱，故少量冷的重氮鹽溶液在加樣過程中會(huì)被加熱而分解，最好加樣器要配有冷卻裝置。加樣后，要強(qiáng)烈攪拌促使物料均勻分散，故需配有良好的攪拌裝置。②重氮鹽水解反應(yīng)的控制為了避免重氮鹽與生成的酚偶合，通常是將冷的重氮鹽水溶液滴加到沸騰的稀硫酸中。為避免加樣過程中的受熱，加樣速度要快，且要少量多次。為了抑制副反應(yīng)，最好是將生成的可揮發(fā)性酚立即用水蒸氣蒸出，或者向反應(yīng)液中加入氯苯、二甲苯等惰性有機(jī)溶劑，使生成的酚立即轉(zhuǎn)入有機(jī)相中。水解時(shí)酸水的用量為加入重氮鹽溶液后酸濃度為40％。2021/10/10星期日95③重氮鹽水解反應(yīng)終點(diǎn)的控制

可用氣相色譜或高效液相色譜、TLC法來監(jiān)控水解反應(yīng)的進(jìn)程。以上步驟，即為創(chuàng)愈木酚的合成過程中各步驟的控制方法討論，下述的內(nèi)容即為創(chuàng)愈木酚與氯仿反應(yīng)生成香蘭素的過程討論。2021/10/10星期日96（5）Reimer-Tiemann反應(yīng)的控制要點(diǎn)

①反應(yīng)體系底物鄰甲氧基苯酚與堿先用溶劑溶解，然后置于反應(yīng)瓶中，升溫，回流，加入氯仿反應(yīng)。升溫宜用水浴裝置。反應(yīng)體系需要強(qiáng)力攪拌。

②反應(yīng)控制反應(yīng)體系基本上為均相體系，宜將氯仿加入反應(yīng)體系中，由于體系中堿的濃度最高，氯仿與堿反應(yīng)生成二氯卡賓的濃度就高。反應(yīng)時(shí)先升溫，然后再加入氯仿反應(yīng)。還要注意控制氯仿的滴加速度，過快則會(huì)造成卡賓的水解，過慢導(dǎo)致效率低下，其他副反應(yīng)多。

③反應(yīng)終點(diǎn)的控制氯仿加料完成后，一般再反應(yīng)1～2h反應(yīng)即可完成?？捎肨LC法對(duì)反應(yīng)進(jìn)行跟蹤。2021/10/10星期日97首先，要考慮香蘭素合成過程中多步反應(yīng)的銜接問題。在實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)生產(chǎn)中，從簡(jiǎn)單試劑或原料開始，合成一種有機(jī)化合物，一般都要經(jīng)過幾種以上的有機(jī)合成單元反應(yīng)才能得到一種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、性能比較優(yōu)越的有機(jī)化合物。對(duì)于后者，除了制定合理的工藝合成路線與策略外，由于合成過程是由多步反應(yīng)銜接而來，因此要注意以下問題。為了反應(yīng)的計(jì)量需要，應(yīng)采用純度足夠高的原料來進(jìn)行反應(yīng)。在多步有機(jī)合成中，如果將各步反應(yīng)單列出來，可以看作單元反應(yīng)，這時(shí)就可以按照各單元反應(yīng)的方法進(jìn)行合成。但與單元反應(yīng)不同的是，各單元反應(yīng)所用的原料是獨(dú)立的，而多步反應(yīng)中，下一步反應(yīng)的原料為上一步反應(yīng)的產(chǎn)物。這些產(chǎn)物（除末端產(chǎn)物外）對(duì)于整個(gè)多步反應(yīng)來說可以看作中間體。原則上，這些中間體都可以經(jīng)提純處理后再用于下一步的反應(yīng)，但考慮到要提純就要有損耗，這種損耗的累積使得最后產(chǎn)物的總收率顯著下降，而且提純次數(shù)的增加也會(huì)使目的產(chǎn)物的成本顯著上升。所以在多步反應(yīng)中，各中間體只要不對(duì)下一步反應(yīng)造成很大影響就可以不經(jīng)提純處理而直接用于下一步反應(yīng)。究竟哪些反應(yīng)的中間體需要提純，哪些不需要提純，這要根據(jù)對(duì)每步有機(jī)反應(yīng)的深入理解和需要，恰當(dāng)?shù)刈龀鲞x擇。一般而言，中間體是否需要提純?nèi)Q于本身的純度，如果純度合適，就可以不經(jīng)精制而直接用于下一步反應(yīng)；但在某些情況下，中間體中的雜質(zhì)，即便是微量存在的，對(duì)下一步反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生很大的影響，那么這種中間體就必須精制。在本產(chǎn)品合成中，對(duì)由鄰甲氧基苯胺重氮化后的重氮硫酸鹽，不需從重氮化反應(yīng)體系中分離，直接進(jìn)行水解得到的鄰甲氧基苯酚（又稱為鄰甲氧基苯酚或鄰羥基苯甲醚）。進(jìn)行C-甲酰化反應(yīng)時(shí)，需將鄰甲氧基苯酚提純處理。第二，根據(jù)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確立最優(yōu)試驗(yàn)條件。香蘭素合成最優(yōu)條件的確定2021/10/10星期日98

首先，要考慮香蘭素合成過程中多步反應(yīng)的銜接問題。在實(shí)驗(yàn)室或工業(yè)生產(chǎn)中，從簡(jiǎn)單試劑或原料開始，合成一種有機(jī)化合物，一般都要經(jīng)過幾種以上的有機(jī)合成單元反應(yīng)才能得到一種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、性能比較優(yōu)越的有機(jī)化合物。對(duì)于后者，除了制定合理的工藝合成路線與策略外，由于合成過程是由多步反應(yīng)銜接而來，因此要注意下面的問題。為了反應(yīng)的計(jì)量需要，應(yīng)采用純度足夠高的原料來進(jìn)行反應(yīng)。在多步有機(jī)合成中，如果將各步反應(yīng)單列出來，可以看作單元反應(yīng)，這時(shí)就可以按照各單元反應(yīng)的方法進(jìn)行合成。但與單元反應(yīng)不同的是，各單元反應(yīng)所用的原料是獨(dú)立的，而多步反應(yīng)中，下一步反應(yīng)的原料為上一步反應(yīng)的產(chǎn)物。這些產(chǎn)物（除末端產(chǎn)物外）對(duì)于整個(gè)多步反應(yīng)來說可以看作中間體。原則上，這些中間體都可以經(jīng)提純處理后再用于下一步的反應(yīng)，但考慮到要提純就要有損耗，這種損耗的累積使得最后產(chǎn)物的總收率顯著下降，而且提純次數(shù)的增加也會(huì)使目的產(chǎn)物的成本顯著上升。香蘭素合成最優(yōu)條件的確定2021/10/10星期日99所以在多步反應(yīng)中，各中間體只要不對(duì)下一步反應(yīng)造成很大影響就可以不經(jīng)提純處理而直接用于下一步反應(yīng)。究竟哪些反應(yīng)的中間體需要提純，哪些不需要提純，這要根據(jù)對(duì)每步有機(jī)反應(yīng)的深入理解和需要，恰當(dāng)?shù)刈龀鲞x擇。一般而言，中間體是否需要提純?nèi)Q于本身的純度，如果純度合適，就可以不經(jīng)精制而直接用于下一步反應(yīng)；但在某些情況下，中間體中的雜質(zhì)，即便是微量存在的，對(duì)下一步反應(yīng)也會(huì)產(chǎn)生很大的影響，那么這種中間體就必須精制。在本產(chǎn)品合成中，對(duì)由鄰甲氧基苯胺重氮化后的重氮硫酸鹽，不需從重氮化反應(yīng)體系中分離，直接進(jìn)行水解得到的鄰甲氧基苯酚（又稱為鄰甲氧基苯酚或鄰羥基苯甲醚）。進(jìn)行C-甲?；磻?yīng)時(shí)，需將鄰甲氧基苯酚提純處理。

第二，根據(jù)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)，確立最優(yōu)試驗(yàn)條件。

2021/10/10星期日100

鄰甲氧基苯胺的合成

合成原理本方案試驗(yàn)條件，是在文獻(xiàn)和部分試驗(yàn)基礎(chǔ)上總結(jié)整理的最優(yōu)實(shí)施方案，供參考。通過上面的分析，本項(xiàng)目以鄰硝基氯苯為原料，經(jīng)甲氧基化反應(yīng)和還原反應(yīng)生成目標(biāo)化合物，反應(yīng)式如下：甲氧基化反應(yīng)中甲醇鈉可以由甲醇和氫氧化鈉制各而得，而鄰硝基苯甲醚的小規(guī)模還原可以用鐵粉還原法進(jìn)行還原。

2021/10/10星期日10111.5.1.2鄰甲氧基苯胺的合成工藝條件（1）甲氧基化反應(yīng)①物料配比：甲醇鈉:鄰硝基氯苯≈1.1:1。②反應(yīng)溫度：控制溫度在98～104℃。③壓力：控制釜內(nèi)壓力顯示0.28～0.32MPa（表壓）。④攪拌：良好。（2）鐵粉還原反應(yīng)①物料配比：鐵屑:鄰硝基苯甲醚≈3.5:1（mol比）。②反應(yīng)溫度：控制溫度在100℃左右。③壓力：常壓下反應(yīng)。④攪拌:良好。2021/10/10星期日102鄰甲氧基苯胺合成過程（1）甲氧基化反應(yīng)

①反應(yīng)裝置

本產(chǎn)品甲氧基化反應(yīng)由于需要在0.28～0.32MPa壓力條件下進(jìn)行，故需選用低壓反應(yīng)釜來進(jìn)行?？蓞⒖枷聢D反應(yīng)裝置。P1—壓力表；y—截止閥；yA—調(diào)節(jié)閥；yB—安全閥；1．氣體鋼瓶；2．減壓閥；3．穩(wěn)壓閥；4．干燥器；5．過濾器；6．質(zhì)量流量計(jì)；7．止逆閥；圖11-8羧化高壓反應(yīng)裝置6．質(zhì)量流量計(jì)；7．止逆閥；8．緩沖器；9．電機(jī)；10．反應(yīng)釜；11．汽液分離器；12．背壓閥；13．取樣器；14．轉(zhuǎn)子流量計(jì)；15．液體加料泵2021/10/10星期日103甲醇通過液體加料泵15打人低壓反應(yīng)釜10中并與其中的原料鄰硝基氯苯在攪拌和溫度為98～104℃下進(jìn)行反應(yīng)，并通過減壓閥2控制壓力為0.28～0.32MPa（表壓）。通過取樣器13監(jiān)控反應(yīng)的進(jìn)行程度。合格的產(chǎn)品可以由汽液分離器11排出。②甲氧基化反應(yīng)操作在裝有攪拌器的壓熱釜中，加入甲醇24.3g（0.758mol）。攪拌下，再加入由2.6g氫氧化鈉配成的80％的堿溶液。控制溫度不超過40℃。分析甲醇鈉濃度為80～83g／L。分析合格后將反應(yīng)液冷卻至96℃，加入8.2g（0.054mol）鄰硝基氯苯。加熱至98～104℃，釜內(nèi)壓力0.28～0.32MPa下連續(xù)攪拌，反應(yīng)4h反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)液降溫至25℃以下。蒸餾多余的甲醇，當(dāng)釜內(nèi)溫度升至90℃時(shí)停止蒸餾，加入70℃熱水，靜置后分層。有機(jī)層水洗至中性。待用。2021/10/10星期日104（2）還原反應(yīng)①裝置反應(yīng)裝置由四口燒瓶或三口燒瓶、攪拌器、恒壓滴液漏斗、冷凝管、鐵架臺(tái)、加熱套構(gòu)成。四口燒瓶或三口燒瓶是發(fā)生反應(yīng)的部位，攪拌由燒瓶正中的瓶口插入，采用機(jī)械攪拌。恒壓滴液漏斗與回流冷凝管分別插在燒瓶兩側(cè)的瓶口。溫度計(jì)插在溫度計(jì)專用插口上。加溫裝置一般可用加熱套，可參考下圖。圖11-9還原反應(yīng)裝置②硝基還原反應(yīng)操作在裝有攪拌器、回流冷凝器的四口燒瓶中，加去離子水170mL、鐵屑127g（2.26mol）、甲酸1.5g，將反應(yīng)液加熱至沸騰，鐵屑進(jìn)行預(yù)蝕lh，攪拌下向四口燒瓶中慢慢加入93.5g（0.61mol）鄰硝基苯甲醚，回流攪拌2h，加氫氧化鈉水溶液中和。進(jìn)行水蒸氣蒸餾，餾出物分出油層，水層經(jīng)食鹽鹽析還可得到一部分油層，兩部分油層合并。2021/10/10星期日105由于目標(biāo)產(chǎn)物是低熔點(diǎn)高沸點(diǎn)的有機(jī)物，可以采用減壓蒸餾的方法進(jìn)行純化。也可以考慮用色譜的方法進(jìn)行純化精制。但由于色譜法時(shí)間較長，建議用減壓蒸餾的方法進(jìn)行純化。將上一步驟得到的油層進(jìn)行減壓蒸餾，收集117～121℃的餾分（0.0263MPa）。產(chǎn)品收率約為70％（以鄰硝基氯苯計(jì)算）。減壓蒸餾裝置及操作（參見項(xiàng)目一）鄰甲氧基苯胺提純圖11-10實(shí)驗(yàn)室減壓蒸餾裝置

2021/10/10星期日106（1）鄰甲氧基苯胺的檢測(cè)方法目標(biāo)產(chǎn)物鄰氨基苯甲醚的檢測(cè)可以參考HG／T2669—2008的檢測(cè)方法。（2）鄰甲氧基苯胺的鑒定本項(xiàng)目產(chǎn)品的鑒定，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)已知，故只需采用簡(jiǎn)單的物理常數(shù)測(cè)定即可。建議采用紅外光譜鑒定法。產(chǎn)品的檢測(cè)與鑒定2021/10/10星期日107目標(biāo)產(chǎn)物香蘭素的合成經(jīng)過上面的分析，本項(xiàng)目以鄰甲氧基苯胺為原料，采用重氮化、水解，經(jīng)過分離后得到柜對(duì)較為純凈的鄰甲氧基苯酚，然后經(jīng)C-甲?；纯傻玫侥康漠a(chǎn)物香蘭素。反應(yīng)式如下：香蘭素的合成原理2021/10/10星期日108在香蘭素小試合成反應(yīng)中，涉及多步反應(yīng)，除了重氮化反應(yīng)產(chǎn)物無需分離外，需對(duì)水解反應(yīng)產(chǎn)物、C?；磻?yīng)產(chǎn)物進(jìn)行分離純化處理。（1）重氮鹽水解反應(yīng)產(chǎn)物的分離①鄰甲氧基苯酚粗產(chǎn)物的分離可采用水蒸氣蒸餾的方式將重氮鹽水解反應(yīng)產(chǎn)生的酚從體系中分離出來，即邊反應(yīng)邊水蒸氣蒸餾分離，反應(yīng)結(jié)束時(shí)即能得到酚的粗產(chǎn)物。②鄰甲氧基苯酚的純化可將鄰甲氧基苯酚變成鈉鹽，再用水蒸氣蒸餾將其中的雜質(zhì)蒸餾除去。蒸餾母液酸化后，用有機(jī)溶劑萃取出來，再減壓蒸餾，即可收集到較純凈的鄰甲氧基苯酚。香蘭素合成反應(yīng)的后處理與產(chǎn)物分離分析2021/10/10星期日109（2）C-甲?；磻?yīng)結(jié)束后反應(yīng)物的后處理①體系的組成及狀態(tài)C-甲酰化反應(yīng)后主產(chǎn)物香蘭素溶解在醇水反應(yīng)體系中，主要副產(chǎn)物NaCl以固體形式析出。體系為非均相體系。②分離方法常溫下香蘭素為固體，不能被水蒸氣從體系中蒸餾出來，而反應(yīng)體系中雜質(zhì)有機(jī)物多數(shù)是液體，可以用水蒸氣蒸餾從體系中除去。因此先中和C-甲酰化反應(yīng)體系中的堿，然后過濾除去NaCl，再用水蒸氣蒸餾除雜質(zhì)有機(jī)物，蒸餾母液用溶劑萃取，得到較純的香蘭素萃取液。再經(jīng)濃縮后得到粗產(chǎn)物。2021/10/10