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三聚乙醛解聚制备乙醛研究 杨文玲康文通李景生 (河北科技大学化学与制药工程学院，石家庄050018) X 摘要：重点研究三聚乙醛解聚制备乙醛的反应条件．采用气相色谱法对制备的乙醛进行 分析。主要考察催化剂、催化荆用量、加热温度对乙醛收率和纯度的影响．确定了三聚乙醛解 聚制备乙醛的合适催化剂和适宜条件。适宜反应条件为：浓硫酸作催化剂，催化剂用量0．5％ (wt)ok，加热温度55～60℃。在适宜反应条件下，乙醛平均收率为96．6％，平均纯度为97．5％。 关键词：乙醛制备三聚乙醛解聚 乙醛是实验室合成3一羟基丁醛、丁烯醛、丁烯酸、丁醛、1，3～丁二醇、季戊四醇、三 氯乙醛等常用的化学试剂。以乙醛为原料的化学合成中，常常要求乙醛为新蒸馏的乙醛【1 J。 乙醛化学性质活泼，易发生聚合反应，可以与水任意比例互溶，市售的乙醛试剂常常是乙醛 的水溶液，故实验室使用乙醛之前，必须对乙醛试剂进行重蒸馏。由于乙醛水溶液中，乙醛 易发生水合，蒸馏时乙醛与水又易形成共沸物，重蒸馏难以得到纯的乙醛。 三聚乙醛是乙醛的环状三聚物，三聚乙醛在酸性催化剂作用下发生解聚反应生成乙醛， 又由于三聚乙醛较乙醛稳定，故三聚乙醛常作为实验室化学合成中乙醛的来源L2J。 我们在合成3一羟基丁醛过程中，曾使用工监乙醛、乙醛试剂、乙醛试剂重蒸馏液为原 料，合成效果均不理想，最后采用三聚乙醛解聚得到的乙醛为原料，得到较好的合成效果。 (本文主要研究三聚乙醛解聚制备乙醛的反应条件，分别以盐酸、浓硫酸、80％硫酸、 40％硫酸和磷酸作催化荆，确定了三聚乙醛解聚反应的适宜条件，对实验室制备纯的乙醛具 有指导意义。、 1实验部分 1．1买验原理 在酸性催化剂存在下三聚乙蘸可发生分解反应生成乙醛，反应方程如下[2]： CH3 l。 ，o—cH＼ CH3-一c ：0当3CH3CHO 、o—ci CI％ ]Jell等人【3]研究了三聚乙醛的解聚反应条件，指出在酸性催化荆(HCI、CCl3COOH、 cHcl2CooH)存在下，乙醛可从三聚乙醛中慢慢蒸馏出来，使用溶剂如苯、硝基苯和醋酸胺 可以加快解聚反应的速率和提高乙醛的收率。三聚乙醛也可在固体酸催化荆如cu、Mn、zrL、 作者简介：杨文玲(197112一)，女，山东冠县人，博士，副教授，现主要从事化学工艺、化工分离方面研究。电话 0311 8632181：EⅫ，d：y柚Igvd@hebust．也。 ·926· Mg、Al和Ni等硫酸盐存在下，液相分解生成乙醛[4卅。三聚乙醛还可以气相解聚生成乙 醛，催化剂采用HCI、姗r、H2s04和H3P04[ 。本文采用液相解聚法制备乙醛，确定三聚乙 醛解聚生成乙醛的适宜条件。 1．2试剂与实验方法 三聚乙醛解聚实验中所用的主要试剂及规格如表l所示。 裹l试剂及规格 试押j名称 分子式 规 格 生产商 三囊乙醛 c6H12岛 AR 上海来泽精细化学品研究所 盐酸 Ha AR 天津市精源化工厂 浓硫酸 H2鼽 AR 天津市翔宇科技贸易公司 磷酸 码P04 ^R 天津化学试剂六厂 三聚乙醛壤聚实验装置如图1所示。在 500mL烧瓶中加入2／3体积的三聚乙醛(大约 3009)，加入适量催化剂，混合均匀，再加人几 粒沸石，装于克氏分馏柱下方。安装乙醛接收 烧瓶，并将冷凝器和冷浴槽串联后与低温恒温 槽连接，接收瓶置于冷浴槽中冷却。开启低温 恒温槽，使冷却系统温度降到一5—0。C。然后 开启恒温水浴槽，水浴温度控制在50—70℃， 使乙醛在23℃左右缓慢蒸出。 图1三聚乙醛解聚实验装置 1．3分析方法 l一恒温水浴糟；2__500mL蒸循烧瓶；3--克氏分馏柱 在参考有关文献[s-9J基础上，采用下列条4_温度计；卜冷凝器；扣蛳nL接收瓶；7_冷浴槽； 件对制备的乙醛进行分析： 8_冷阱；叫％温恒温槽 SP一3420气相色谱仪，北京北分瑞利分析 仪器有限公司；毛细管色谱柱sE一30(30mXo．53m)，Fm检测器，柱温：115℃，检测室 温度：200。C，气化室温度：200℃，进样量：2肚，载气N2(99．99％，高纯)：5mL／L，氢气： 加mL／E，空气：450mL／Lo 2结果与讨论 三聚乙醛解聚制备乙醛过程中，主要影响因素有催化荆、催化剂用量、水浴加热温度 等。催化荆及催化剂用量不同，使三聚乙醛的碳化率以及生成乙醛的纯度和收率均不相同。 2．1催化剂及催化剂用量对乙醛收率的影响 催化剂用量不足，起不到催化作用；催化剂用量太大，碳化率增大，反应损失增加，乙 醛收率也降低。以盐酸、浓硫酸、80％硫酸、40％硫酸和磷酸为催化剂，探讨了催化剂用量 与乙醛收率之间的关系，分