邻苯二甲酰亚胺是有机合成的重要中间体,可用来生产苯酞、邻苯二腈、靛蓝、灭菌丹等多种精细化学品,广泛应用于染料、农药、医药、橡胶等行业Il邻苯二甲酰亚胺还是生产亚胺硫磷农药的中间体,亚胺硫磷农药在有机磷农药中毒性较低、使用安全,是防治水稻、棉花、蔬菜、果树害虫的优良品种:邻苯二甲酰亚胺的一般合成方法是以苯酐为原料,与碳酸氢铵I”或尿素I反应制得。
而所用原料苯酐是以邻二甲苯或萘为原料,在催化剂作用下气相氧化制备而得,因而整个反应路线复杂,污染环境,总的收率不高(以我国生产邻苯二甲酰亚胺为例,苯酐生产以萘氧化法为主,摩尔收率约70%,苯酐合成亚胺的收率为90%一95%,总的摩尔收率约为65%)。我们研究了邻二甲苯与氨气和空气催化反应,一步生成邻苯二甲酰亚胺的方法和工艺。反应简捷,收率较高,且对环境友好。
反应方程式如下:
经过试验,邻苯二甲酰亚胺厂家筛选到高效催化剂n一86号,并找到了相应的教合适的工艺条件,高收率得到了产品,纯度也非常令人满意。
(1)催化剂的制备
邻二甲苯氨氧化反应制各邻苯二甲酰亚胺所用催化剂为硅胶负载钒系四组分金属氧化物催化剂。催化剂制备方法为浸渍法.先将所需活性组分的氧化物或盐按一定比例加入蒸馏水中,加热溶解,形成均一溶液+然后倒人计量的硅胶中,陈化过夜,于I10℃干燥后,580℃活化6小时,自然冷却后,筛分待用,记做n一86号催化剂;
(2)邻幕二甲酰亚胺的合成
反应在内径为30ram的石英管固定床反应器上进行:反应器内装填有15上述n一86号催化剂,将经过微量泵计量的邻二甲苯(0.6g,h)气化后,与经转子流量计计量的氨气、空气混合,氨气流量为0.61l/h,空气流量为611/h:反应混合气经预热后.通过催化剂床层反应。
反应温度南外加热维持,通过精密温控仪调控,反应温度为663±2K。反应后的产品冷凝,沉积于捕集器内,尾气经尾气管放空:每8小时更换一次捕集器,产品用水冲出,水洗后,干燥称重,得白色针状晶体5.04g,原料转化率98%,摩尔收率757%,选择性772%;用气相色谱分析产品纯度为997%.产品中含邻苯二腈02%,测熔点为(234—235)℃。
二、讨论
(1)氨氧化制备邻苯二甲酰亚胺的关键是催化剂。使用不同的催化剂,可以导致主要生成不同的产物I。我们研究的n一86号催化剂对生成邻苯二甲酰亚胺具有高效专一的特点,不仅产品收率高,而且纯度高。本研究为有机中间体邻苯二甲酰亚胺的合成提供了一条较好的路线和工艺,我们拟对催化剂配方及工艺申请zhuanli:
(2)除催化剂外,反应条件对反应的影响也较大,改变反应条件,可以极大地影响产品的收率和纯度,合适的反应温度、较高的空比、较低的氨比有利于产物邻苯二甲酰亚胺的生成,可以降低副产物邻苯二腈和邻甲苯腈的含量。
(3)鉴于以邻二甲苯、氨气为原料在不同催化剂和适当调整反应条件下,可生成邻苯二腈或者邻苯二甲酰亚胺,在工业化生产中,可考虑建立同一套反应装置.根据市场需求来安排生产不同产品,调节产品结构。