間氯苯甲酸的合成實驗探究目錄TOC\o"1-3"\u前言 11文獻綜述 21.1重氮化法 21.2光氯化水解法 31.3化學氧化法 41.3.1Na2Cr2O7氧化法 41.3.2化學氧化法的優點和缺點 41.4液相空氣氧化法 41.4.1反應歷程 51.4.2常壓液相氧化反應 61.4.3加壓液相反應 71.4.4空氣液相氧化的優缺點 71.5其它合成方法 82實驗 82.1儀器和試劑 82.1.1試劑與原料 82.1.2實驗儀器 92.2反應方程式 92.3合成方法 102.3.1實驗步驟 102.3.2實驗設置 102.3.3產物的分析檢測 113結果與討論 123.2反應溫度的影響 123.3反應時間的影響 143.1投料方式的影響 153.4攪拌速率的影響 163.5正交實驗 174結論 18參考文獻 19前言間氯苯甲酸作為一種市場前景廣闊的精細化工中間體，對其合成價值展示著誘人的前景，根據對市場的調研，氧化法和氯化法是目前生產間氯苯甲酸廠家制備間氯苯甲酸的主要方法。但氯化法反應時間長，且廢氣、廢水多，收率低，不適應工業化生產。傳統的氧化法也存在一些諸如環境污染嚴重、對設備腐蝕等問題。而仿生催化氧化法，因原材料成本低，工藝操作簡單易行，實現了反應介質、催化劑、氧化劑向綠色化方向的發展，自然地成為人們研究的熱點。通過對幾種合成方法的比較得知，仿生催化氧化氯代甲苯制備間氯苯甲酸是一種比較有前途的方法。在環境保護備受關注的今天，尋找制備間氯苯甲酸的綠色合成方法將是未來制備間氯苯甲酸發展的方向。間氯苯甲酸是精細有機合成中間體，用于合成染料、醫藥及其他的化學品。[1]主要作為醫藥中間體，用于合成抗抑郁癥藥鹽酸安非他酮的關鍵中間體α-溴代間氯苯丙酮[2]。化學試劑氧化法在早期因其具有工藝簡單和操作條件溫和等優點而應用，但這些氧化劑對設備腐蝕嚴重，容易引起副反應，且這些重金屬易造成環境的污染，所以這些方法在工業上慢慢被全球淘汰[3]。與傳統的化學氧化劑氧化法相比較，相轉移催化氧化法盡管產率高，條件溫和，反應選擇性高，不足的地方是催化劑的選擇較繁瑣，反應的后處理復雜，而且生產周期比較長，對設備也有腐蝕作用[3]。80年代以來，相轉移催化在氧化反應中已有應用。重氮化法所用原料是氨基苯甲酸，因為氨基苯甲酸是生產糖精鈉的副產物，目前來源很少，所以原料的供應問題限制了此法的工業生產。氯化法是繼相轉移催化法近幾年才興起的方法。氯化法也稱作光氯化水解法這種方法的成本較低，間氯苯甲酸的產率較高，且三廢少。但是反應的后處理比較復雜，間氯苯甲酸與副產品也難分離。1文獻綜述據資料報道[1-2]，鄰氯苯甲酸的工業制備可分為氧化法、重氮化法及光氯化水解法等，其中氧化法又可分為化學氧化法、氣相氧化法和液相氧化法，下面對各種方法加以簡單地介紹。1.1重氮化法此工藝[2-3]是以苯醉為原料，首先與氫氧化鈉和氫氧化胺進行酞胺化反應，經次氯酸鈉降解，生成鄰氨基苯甲酸鈉，中和、精制而得鄰氨基苯甲酸；然后經桑德邁耶爾(Sandmeyer)轉化反應，得鄰氯苯甲酸粗品，經精制后得成品，其主要反應式如下：降解反應：重氮化反應：桑德邁耶爾(Sandmeyer)反應：目前國內傳統的方法是用生產糖精的副產物鄰氨基苯甲酸經重氮化等過程來制備，重氮化法的優點是反應條件較為溫和，缺點是原料來源比較受限制，工藝路線較長，成本高，產生的廢水、廢氣多，污染環境。1.2光氯化水解法光氯化水解法是以鄰、對氯甲苯為原料，先經光氯化生成鄰、對氯三氯甲苯，再水解為鄰、對氯苯甲酸。以鄰氯苯甲酸合成為例，工業上目前生產鄰氯三氯甲苯，是在三氯化磷催化劑存在下通氯氣制得，其反應式如下：苯環側鏈甲基上的氯相當活潑，在弱堿性縛酸劑或酸性催化劑的存在下可進行水解反應，鄰氯三氯甲苯水解制鄰氯苯甲酸的反應如下：此方法關鍵在于制備鄰、對氯三氯甲苯，合成方法目前主要有下列三種：熱氯化法、光氯化法、催化氯化法。熱氯化速度慢、環上取代副產物多；催化氯化由于催化劑通常易溶于產品中，在后處理過程中要用水洗方式除去，這就帶來了環境污染問題。沈群等[4]報道了在塔式反應器中，以鄰氯甲苯為原料經光氯化反應合成鄰氯苯甲酸的生產工藝，對其影響因素進行了討論，并確定了最佳光氯化反應條件：紫外光照射，反應溫度為130℃~140℃，反應時間為2h。同樣，劉詩飛[5-6]、章亞東[7]等研究了用塔式反應器由鄰氯甲苯經催化光氯化合成鄰氯苯甲酸的工藝路線，著重考察了影響反應的主要因素，確定了最佳的反應條件：紫外光照射，反應時間2h，，反應溫度130~140℃，催化劑用量為鄰氯甲苯的2%，產品收率達70%。另外呂敬輝[8]等通過改進氯化工藝使得反應收率提高。優化工藝條件為：反應溫度90~100℃，催化劑加入方式為連續滴加，水解反應溫度110~120℃，氯化收率為90.6%，水解收率為88.3%，總收率為80.0%。但仍存在許多問題，如氯化反應時間較長及物料回收比較困難。文獻[9]采用在內環流反應器中：以對氯甲苯為原料光氯化制備對氯三氯甲苯。考察了不同氯氣流量、不同氯化溫度對對氯甲苯側鏈光氯化反應的影響，得出了對氯甲苯的側鏈光氯化反應規律。催化光氯化法具有工藝流程短，操作條件簡單，反應條件易于控制，原料易得，反應收率高等諸多優點，但其生產成本高，腐蝕設備嚴重，產生大量廢液、廢氣，污染環境，逐漸被各工業國淘汰。1.3化學氧化法化學氧化是指利用空氣和氧以外的氧化劑，使有機物發生氧化的反應。對于本體系，具體可以分為以下幾種：1.3.1Na2Cr2O7氧化法重鉻酸鈉[10]作為強氧化劑，通常是在各種濃度的硫酸中使用。其氧化反應方程如下：俄國專利[11]在加壓加熱條件下，在Na2Cr20：水溶液中氧化鄰氯甲苯，濾液經過酸化析出鄰氯苯甲酸，然后通過蒸餾除水使得硫酸鈉結晶析出，沒有反應的Na2Cr2O7在水溶液中下次循環使用。由于重鉻酸鹽價格較貴，含鉻廢水處理費用較大，重金屬回收困難，對環境污染嚴重，因此許多重鉻酸鹽氧化法己逐漸被其他氧化法所代替。1.3.2化學氧化法的優點和缺點化學氧化法的主要優點是反應條件比較溫和，容易控制，操作簡便，方法成熟。只要選擇合適的化學氧化劑，就能獲得良好的結果。由于化學氧化劑氧化能力強，故一般不需要催化劑。且化學氧化法具有高度的選擇性，對產量小，價值高的精細化工產品，化學氧化法有著廣泛的應用。化學氧化法的缺點主要是氧化劑價格較高，雖然某些氧化劑的還原產物可以回收利用，但仍存在廢水的處理問題。另外，化學氧化大都采用分批操作，設備生產能力低，有時對設備腐蝕嚴重。由于以上缺點，曾用化學氧化法生產的大噸位產品，如苯甲酸、苯醉、甲酸等，現在都已改用空氣氧化法。1.4液相空氣氧化法由于純氧或者空氣比較易得并且價格便宜，所以石油化工領域廣泛地利用它們來進行氧化反應。其中空氣液相氧化法是80年代興起的方法。它通常以低級脂肪酸為溶劑，過渡金屬化合物和溴化物為催化劑，由空氣或氧氣氧化烷基芳香烴制取芳香族羧酸，即Amoco法。鄰氯甲苯空氣氧化制備鄰氯苯甲酸反應方程式如下：烷基芳烴被氧化成相應的羧酸時，溶劑以醋酸為最好，催化劑中鉆鹽是具有最大活性和收率的金屬離子，比鉻、錳、鎳等效果要好。用溴化鈉或者四溴乙烷等作為助催化劑，因為溴化鈉在醋酸中生成溴化氫，溴化氫可以作為可再生的鏈引發自由基的來源，從而促進反應[2]。所以大部分工作者都是以冰醋酸作為溶劑，醋酸鉆、醋酸錳作為催化劑，溴化鈉作為助催化劑來進行研究。1.4.1反應歷程空氣液相氧化反應的實質[6][12]是氧由氣相溶解進入液相，在液相中進行反應。液態烴類在Co，Mn或Cr的醋酸鹽(或丙酸、丁酸及環烷酸鹽)的催化作用下可以與氧直接發生反應，由于氧分子的離解能D是494KJ/mol，比任何碳-氫鍵的離解能都高，因此氧化過程首先是發生碳一氫鍵的均裂，形成烷基自由基。其反應歷程包括鏈引發、鏈傳遞和鏈終止三個步驟。(1)鏈引發：引發可以借助于熱量，也可以被變價金屬離子所催化。此階段生成R·，提供了鏈傳遞物。(2)鏈傳遞：持續生成R·，使得反應繼續進行。(3)鏈中止：有一個游離基銷毀就有一個鏈反應中止，從而使反應速度減慢直至停止。在醋酸溶劑中，當加入溴化物作為助催化劑時可以提高催化劑的催化能力，可以產生溴游離基，促進引發反應。為了增大空氣或氧氣在溶劑中的溶解度，提高選擇性，有時在加壓下進行反應。根據反應壓力的不同，可以分為常壓液相氧化和加壓液相氧化。1.4.2常壓液相氧化反應文獻[13]在溫和條件下(1個大氣壓，950C)液相氧化鄰氯甲苯，以醋酸作為溶劑，0.5~1.5mol/L的鄰氯甲苯+0.04~0.06moULCo(OAC)2+0.045-0.065mo1/L的NaBr反應2小時，最終可以得到約100%的轉化率，97~98%的產率，99%的純度，過程中有少量的鄰氯苯甲醛生成。文獻[14]在常壓，100℃下利用自制的催化劑THICA氧化對氯甲苯。催化劑制備過程為：1，1’-二撥基咪哇(165mtuo1)和O-芐基輕胺(150mmol)在250ml毗陡中室溫下攪拌1h，60℃下攪拌6h，90℃下攪拌5h，在低壓下移出溶劑直至混合物為100克，加入緩慢加入500m1的水使得晶體析出，過濾，用水、醋酸和正己烷洗，再重結晶，真空干燥，得到TBTA5.1克，之后在二嚷烷中氫化，最終得到THICA產率90。反應過程為：3mmol對氯甲苯在5m1醋酸中加入5mol%的THICA和0.5mo1%的醋酸鉆，在常壓，1000C下反應14h，最終可以得到99%以上的轉化率和產率。宋夏輝[3]等介紹了以鄰氯甲苯為原料一步催化氧化制備鄰氯苯甲酸的方法。在四口反應瓶中加入鄰氯甲苯30g，催化劑(自制)6}0，溶劑80g，攪拌加熱。溫度保持在100-1300C，通入氧氣(空氣)，氧氣流量為O.SL/min，反應時間為7小時。最后得到的產品總收率為93%。該方法具有工藝路線短、成本低，收率高等優點，缺點是反應時間比較長。文獻[15]報道了在玻璃氧化塔中，400克對氯甲苯與0.6克環烷酸鉆和Sml工業溴素在165℃下反應2h左右，當有白色晶體析出時停止反應。對氯苯甲酸含量可以達到99，收率96.5%。1.4.3加壓液相反應為了增加氧氣在液相中的溶解度，以提高氧化反應速率，一般采用加壓反應。文獻[16]研究了在液相中由氧氣氧化對氯甲苯制備對氯苯甲酸。研究了催化劑的配比、反應物的濃度、溶劑的含水量以及溫度、壓力對反應產率的影響。為了解決設備腐蝕問題，以添加了少量丁酸的芳香性鹵代烴作為溶劑，以醋酸鉆、醋酸錳和溴化物為催化劑，反應在0.5~0.7MPa下進行，最終可以獲得產率92.7%，含量99.2%。武漢大學馬玉龍[17]等用自制多組分催化劑合成了鄰氯苯甲酸，并對催化劑和反應條件進行了研究。在300mL不銹鋼高壓釜中加入200g鄰氯甲苯和適量自制多組分催化劑，控制反應溫度135℃。空氣流量大小一般控制在250mL·min，反應約6h。反應完成后按照己轉化的鄰氯甲苯計算，鄰氯苯甲酸收率98.1%，含量為99.05%。專利[18]介紹了具體的催化劑組成和用量，主催化劑用的是環烷酸鉆。另外作者在文章[19]中詳細討論了類似反應條件下的攪拌速度、壓力、溫度等對反應速率的影響。該方法的優點是反應條件溫和，母液可循環使用，.環境污染和設備腐蝕均較小，且催化劑成本低，缺點是反應選擇性不是很高，只有50%。日本專利[20]利用醋酸作為溶劑空氣氧化對氯苯甲酸。醋酸200份，對氯甲苯100份，溴化鉆1.7份，在145℃，9atm下反應2h，可以得到96mo1%的產物。而專利[21]介紹60份的原料加入36份醋酸和4份水，催化劑是1.06份的CoBr2·6H2O和0.04份的Mn(OAC)2·4H2O，在140℃，8atm下反應最終可以得到25份的對氯苯甲酸，純度98%。美國專利[22]用辛酸鉆作為催化劑，反應過程中不斷加入環氧氯丙烷，14h后鄰氯甲苯的轉化率是43%，若沒有環氧氯丙烷的加入則沒有產物生成。此反應時間很長，同時轉化率也不高。1.4.4空氣液相氧化的優缺點空氣液相氧化法的優點是：氧化劑價格便宜，成本低。反應選擇性好，因此可用于制備多種類型的產品。主要缺點是：反應在較低的溫度下進行，氧化能力弱，轉化率低，后處理操作復雜。反應液具有腐蝕性，設備需要用優良的耐腐蝕材料，一般需要加壓操作，以增加氧的溶解度，從而提高反應速度。為了減少尾氣夾帶有機物料，可采用純氧作氧化劑以減少尾氣排放。1.5其它合成方法自從1986年R.Gedye等[23]報道了用微波加熱進行化學反應以來，微波技術廣泛應用于有機合成。有許多反應都可以在微波輻射下進行[24]，而且具有反應時間短、收率高的特點。文獻[25]考察了在相轉移催化劑(PTC)存在下，用微波輻射快速合成氯代苯甲酸。考察了微波輻射功率、輻射時間、相轉移催化劑對反應的影響。實驗證明：在455W的微波輻射下，以季銨鹽A-1為相轉移催化劑，反應30min，對氯苯甲酸、鄰氯苯甲酸的產率分別達72.5%和71.8%。文獻[26]報道，在吡唑鈉(由吡唑和NaH在四氫吠喃中臨時制備)存在時，對氯苯甲醛和對氯苯甲醇在室溫下就能被氧化為對應的羧酸鹽，然后酸化得羧酸。此反應中鄰、對氯苯甲酸的收率分別為約100%和95%a但是，此方法所得的對氯苯甲酸的熔點為2332360C，鄰氯苯甲酸的熔點為137~141℃，文獻值分別為241℃和142℃。實驗所得產物的熔程長，熔點偏低，說明產物的純度不夠。而且反應中用到四氫吠喃，對環境有污染。文獻[27]報道了以氫氧化鎳作電極，可以選擇性地電解氧化氯代節氯成為相應的芳烴酸。實驗方法是：對氯節氯與NaOH和叔丁醇的混合物加熱至700C，在恒定電流400mA，電流密度為16mA/cm2時電解，直到5F/mol為止?；旌衔镉靡颐演腿。肏Cl酸化水相至PH值為1，白色沉淀用乙醚萃取，有機相用無水Na2SO4干燥，減壓除去溶劑，收率為96%。此反應收率較高，但是實驗的后處理麻煩，產物純化步驟長。文獻[28]報道了以對氯苯基甲基酮或1-(4-氯苯基)乙醇作原料，與次溟酸鈉和溴化鈉在NaOH溶液中反應，隨后水解得對氯苯甲酸和溴仿。對氯苯基甲基酮的氧化通常在室溫、攪拌條件下進行，但1-((4-氯苯基)乙醇的反應條件苛刻一些，要加熱到60~100℃下反應4h。此反應收率達90%，缺點是反應后處理比較麻煩。2實驗2.1儀器和試劑2.1.1試劑與原料表2-1實驗試劑品名投料量摩爾數規格間氯苯腈13.7g0.1mol氫氧化鈉5g0.125mol分析純，含量≥96.0%，江蘇強盛功能化學股份有限公司鹽酸20ml0.5mol分析純，含量36.0%~38.0%，江蘇形晟化學試劑有限公司2.1.2實驗儀器表2-2實驗儀器儀器名稱規格生產廠家電磁攪拌器JJ-1金壇市宏華儀器廠循環水式真空泵SHZ-DIII鞏義市予華儀器有限責任公司旋轉蒸發儀R-3瑞士Buchi公司電加熱套ZHT山東省鄄城永興儀器廠微機熔點儀WRS-2R上海精密科學儀器有限公司分析天平TE3102S賽多利斯科學儀器（北京）有限公司烘箱101A-18啟東市雙棱測試儀器設備有限公司氣相色譜儀GC-9160上海歐華儀表電器廠超聲波KQ-500昆山市超聲儀器有限公司高效液相色譜儀LC-15C島津（中國）有限公司紅外光譜儀Nexus-470美國尼高力儀器公司核磁共振儀MercuryPlus400美國瓦里安公司2.2反應方程式圖2-1以間氯苯甲腈為原料水解合成間氯苯甲酸的方程式2.3合成方法2.3.1實驗步驟搭建實驗裝置，稱量原料，間氯苯腈13.7g，氫氧化鈉5.0g，設置恒溫水浴鍋溫度。配置4%的NaOH溶液（5gNaOH·120mlH2O）.將NaOH溶液倒入圓口燒瓶中，開攪拌裝置，控制轉速280轉/分，開始實驗。出現第一滴回流，靜置分層，反應液上層為油相，下層澄清透明。靜置，分層消失，溶液呈淺黃色透明。靜置瓶壁會凝結白色固體，經攪拌，溶解于反應液中。反應結束，停止攪拌加熱，冷卻至室溫。配置鹽酸（20mlHCl+80mlH2O）加入反應液中，有大量反應液產生。2.3.2實驗設置表2-3實驗設置編號因素A（NaOH水溶液的投料方式）B（反應溫度）C（反應時間）D（攪拌速率）11（勻速滴加）1（90℃）1（2h）1（140轉/分）21（勻速滴加）2（80℃）2（4h）2（280轉/分）31（勻速滴加）3（70℃）3（6h）3（420轉/分）42（分批投料（6次/時））1（90℃）2（4h）3（420轉/分）52（分批投料（6次/時））2（80℃）3（6h）1（140轉/分）62（分批投料（6次/時））3（70℃）1（2h）2（280轉/分）73（一次性投料）1（90℃）3（6h）2（280轉/分）83（一次性投料）2（80℃）1（2h）3（420轉/分）93（一次性投料）3（70℃）2（4h）1（140轉/分）2.3.3產物的分析檢測把間氯苯甲酸紅外光譜圖與純的間氯苯甲酸色圖進行對照，若兩張圖譜吸收峰的位置和形狀相似，并且峰的相對強度差不多，則就是間氯苯甲酸，反之，則產物不是間氯苯甲酸或者含有太多雜質。圖2-2定量分析氣象色譜法試樣中組分i的濃度（μg/L）按（1）式計算Csi——標準樣品中組分i的濃度，μg/L；Ai——試樣中組分i的色譜峰高度或峰面積，mm，mm2或Hz·s；Asi——標準樣品組分i峰面積或色譜峰高度，mm，mm2或Hz·s；Qsi——標準樣品進樣體積，μL；Qi——樣品進樣體積，μL；K——濃縮倍數[15]原料間氯苯甲腈的測定定性分析把間氯苯甲腈試樣的紅外光譜圖與純的間氯苯甲腈譜圖進行對比，若兩張圖譜各吸收峰的位置和形狀基本，并且峰的相對強度差不多，則就是間氯苯甲腈，反之，則原料不是間氯苯甲腈或者含有雜質。圖2-3間氯苯甲腈紅外光譜圖3結果與討論3.2反應溫度的影響對于反應溫度的優化，是考慮以后該產物工業化生產以后的能耗問題。為了考察最佳的反應溫度，本文選取70℃、80℃、90℃三個水平。保持其他反應條件相同，并根據色譜儀檢測的間氯苯甲酸含量結果計算出產品的收率，結果見圖3-2。表3-2反應溫度對間氯苯甲酸收率的影響反應溫度產品收率/%70℃78.6780℃89.3590℃82.37圖3-2反應溫度對間氯苯甲酸收率的影響在眾多影響氧化反應選擇性和收率的因素中，反應溫度是最重要的因素。由于間氯苯甲腈水解屬于氣液兩相反應，反應主要在液相主體中進行，屬于慢速反應，溫度對反應速率的影響很顯著，隨溫度升高反應速率增大。另外由于本反應為不可逆反應，不存在化學反應平衡的限制，無論放熱反應還是吸熱反應，無論反應進行的程度如何，都應該在盡可能高的溫度下進行，以盡可能提高反應轉化率，獲得較高的反應產率。但是反應溫度過高，反應不容易控制，催化劑容易失活，因此應該在考慮到這些因素的前提下盡可能選用較高的操作溫度。再者，由于間氯苯甲腈水解反應歷程屬于自由基歷程，自由基的形成，鏈的引發斷裂等均需要從外界吸取能量，并且間氯苯甲腈水解的最終產物是氯苯甲酸，中間的副產物很少，所以溫度升高對反應有利。間氯苯甲腈的常壓沸點是94℃，常壓氧化反應原則上可在該溫度以下的區間進行。從圖3-2可以看出，在相同的反應條件下，針對間氯苯甲腈的水解反應，在反應溫度為70℃左右收率就可以接近百分之八十。隨著反應溫度的升高，反應進行的就越完全，反應的收率也越高。當反應時間超過80℃后，反應程度基本進行比較完全，繼續延長反應時間，間氯苯甲酸的收率無法繼續升高?？紤]實際中生產的能量消耗成本，反應時間為80℃最好。3.3反應時間的影響對于反應時間的優化，是考慮以后該產物工業化生產以后的能耗問題。為了考察最佳的反應時間，本文選取2h、4h、6h三個水平。保持其他反應條件相同，并根據色譜儀檢測的間氯苯甲酸含量結果計算出產品的收率，結果見圖3.5。表3-3反應時間對間氯苯甲酸收率的影響反應時間產品收率/%2h78.644h88.696h82.15圖3-3反應時間對間氯苯甲酸收率的影響從圖3-3可以看出，在相同的反應條件下，針對間氯苯甲腈的水解反應，在2個小時左右收率就可以接近百分之八十。隨著反應時間的延長，反應進行的就越完全，反應的收率也越高。當反應時間超過4個小時后，反應程度基本進行比較完全，繼續延長反應時間，間氯苯甲酸的收率無法繼續升高。考慮實際中生產的能量消耗成本，反應時間為4個小時最好。由此可知，該反應條件是最佳反應條件。因為水解反應的最終產物是間氯苯甲酸，中間產物很少，幾乎沒有副反應，所以隨著反應時間的延長，目的產物的收率也應該增加，這一規律從上圖中也可以看出。由于此反應屬于自由基歷程，在反應初始階段，即弓發期或誘導期的反應速度受引發速度控制，而引發期以后，鏈的傳遞速度比較決，所以總的反應速度常常取決于引發速度。圖中一小時總收率不足，說明此階段屬于反應誘導期階段，反應速度比較慢。過了誘導期之后，反應速度平穩上升。4小時之后，間氯苯甲酸收率達到將近，之后反應速度減慢，收率不再提高，但是鄰氯苯甲酸反應速度加快，收率有較大的增加。反應小時結束后，反應料漿從反應釜倒出后馬上凝固成一體，給后處理帶來一定的難度。作者也曾反應過小時，反應結束后，釜內有大量黃色蒸汽，釜的上部有晶體析出，說明反應己經停止。對于自由基連鎖反應來說，為了獲得高的產率，有效的措施是稀釋反應液，避免自由基之間的碰撞，防止鏈終止步驟的出現，所以在非溶劑情況下，當反應到一定的程度時，反應就會達到極限而使得反應終止。3.1投料方式的影響表3-1投料方式對產率的影響為了考察最佳的投料方式，本文選取勻速滴加、分批投料（6次/時）和一次性投料三個水平。保持其他反應條件相同，并根據色譜儀檢測的間氯苯甲酸含量結果計算出產品的收率，結果見圖3-1。表3-1投料方式對間氯苯甲酸收率的影響投料方式產品收率/%勻速滴加76.52分批投料（6次/時）84.65一次性投料90.65圖3-1投料方式對間氯苯甲酸收率的影響從圖3.5可以看出，在相同的反應條件下，針對間氯苯甲腈的水解反應，一次性投料考慮實際中生產的能量消耗成本，一次性投料方式最好。3.4攪拌速率的影響對于攪拌速率的優化，是考慮以后該產物工業化生產以后的能耗問題。為了考察最佳的攪拌速率，本文選取140轉/分、280轉/分和420轉/分三個水平。保持其他反應條件相同，并根據色譜儀檢測的間氯苯甲酸含量結果計算出產品的收率，結果見圖3-4。表3-4攪拌速率對間氯苯甲酸收率的影響攪拌速率產品收率/%140轉/分80.12280轉/分91.31420轉/分78.34圖3-4攪拌速率對間氯苯甲酸收率的影響由表3-4的數據可以看出，攪拌速率對間氯苯甲酸收率的影響比較大，當攪拌速率為280轉/分時，收率最高，攪拌速率過快或過慢對原料與催化劑的結合不利，而轉速過快不僅增加了能耗，而且會影響原料與催化劑的結合，所以確定攪拌轉速280轉/分為最適宜。3.5正交實驗表3-5正交實驗結果編號因素粗產品摩爾A（NaOH水溶液的投料方式）B（反應溫度）C（反應時間）D（攪拌速率）產率11（勻速滴加）1（90℃）1（2h）1（140轉/分）71.5%21（勻速滴加）2（80℃）2（4h）2（280轉/分）56.3%31（勻速滴加）3（70℃）3（6h）3（420轉/分）55.1%42（分批投料（6次/時））1（90℃）2（4h）3（420轉/分）67.2%52（分批投料（6次/時））2（80℃）3（6h）1（140轉/分）65.3%62（分批投料（6次/時））3（70℃）1（2h）2（280轉/分）30.6%73（一次性投料）1（90℃）3（6h）2（280轉/分）81.4%83（一次性投料）2（80℃）1（2h）3（420轉/分）78.2%93（一次性投料）3（70℃）2（4h）1（140轉/分）69.5%K161.0%73.4%60.1%68.8%K254.4%66.6%64.3%56.1%K376.4%51.7%67.3%66.8%R22.0%21.7%7.2%12.7%由上表正交試驗結果可知，一次性投料情況下，反應溫度90℃，轉速280轉/分時收率最高，達81.4%。4結論以間氯苯甲腈為原料，經過酸性水解合成間氯苯甲酸。合成反應的最適宜操作條件為一次性投料情況下，反應溫度90℃，轉速280轉/分。在最適宜反應條件下，間氯苯甲酸產品的收率達到81.4%，間氯苯甲酸產品純度達到99.5%以上，間氯苯甲酸產品的熔點為157～159℃。本工藝具有反應條件溫和，操作簡單，不腐蝕設備，產品收率和純度高，反應易于控制等優點，是實現工業化生產的較理想的生產工藝。

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