实验一_kolbe法合成水杨酸(修改)

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1、实验一Kolbe法合成水杨酸1实验目的①掌握以苯酚为原料制备水杨酸的路线和工艺；②掌握高压釜的使用方法和注意事项；③掌握苯酚成盐、Kolbe—Schmidt反应、羧酸钠盐酸化等过程特点；④掌握工业上温度与压力的测定、显示与控制；⑤学习薄层层析、红外光谱、核磁共振分析有机物结构的有关技术；⑥学习紫外分光光度计的使用方法。2实验原理水杨酸最早是从柳树皮的提取物中得到的，所以又名“柳酸”。1859年Kolbe使用干燥的苯酚钠盐粉末和二氧化碳在4～7atm(1atm＝101．325kPa)下反应，低成本制备得到了水杨酸，随

2、后发展起了目前工业上广泛使用的Kolbe水杨酸合成法。水杨酸是一种具有双官能团的化合物，一个是酚羟基，一个是羧酸基。羟基和羧酸基都可以发生酯化，而且还可以形成分子内氢键，阻碍酰化和酯化反应的发生。水杨酸是最原始的助焊剂原料之一，是电子化学品、医药、香料、染料、橡胶助剂等精细化学品的重要原料。其可作为消毒防腐药，有溶解皮肤角质的作用，用于局部角质增生及皮肤霉菌感染；可作为合成药物阿斯匹林的原料，用于解热及抗风湿、镇痛等。以苯酚为原料制备水杨酸需经过成盐反应、羧化反应和酸化反应三步，反应式分别如下：①成盐反应②羧化反应

3、③酸化反应3主要试剂实验原材料及产品规格分别如表1所示。表1原材料技术规格表序号名称危险品等级规格备注（符合标准）1苯酚14(有毒品)化学纯GB/T339-20012氢氧化钠20(碱性腐蚀品)化学纯GB209-933二甲苯7(易燃液体)化学纯GB/T16494-19964二氧化碳5(不燃气体)化学纯GB50995硫酸20(酸性腐蚀品)化学纯GB/T543－20025实验步骤制备水杨酸需要经过成盐工段、羧化工段和酸化工段，按反应工段顺序叙述如下。5.1成盐反应工段在配料桶内配制苯酚（1153g）－氢氧化钠（500g）

4、（摩尔比1∶1.1）—水（5Kg）水溶液，搅拌均匀，待用。用真空将溶剂二甲苯（20L）抽入到高位槽中，打开高位槽底阀，放二甲苯到成盐反应釜中。打开搅拌，将上述水溶液加入到成盐反应釜中。开蒸汽加热，控温95℃左右，回流一小时后。升釜温到135℃，以二甲苯为夹带剂共沸脱水（常压共沸点为92℃，共沸物含水量37.5%），分水器下层水排出，上层二甲苯返回反应釜中。反应结束后。停蒸汽开循环水降温冷却，待釜温降至40℃以下后，开启成盐反应釜釜底阀，将物料放入苯酚钠储罐用于羧化反应。5.2羧化反应工段将上述苯酚钠-二甲苯的混合物

5、转入到羧化反应釜中，慢慢通入干燥的二氧化碳，排空3次以置换釜内空气。通入二氧化碳到釜压0.5-0.6MPa，至压力下降不明显，停止通入二氧化碳，开启导热油电加热系统，升釜温到80℃，待釜压自然降到0.2-0.3Mpa后，再通二氧化碳到釜压稳定在0.4-0.5MPa。停止通入二氧化碳。将反应液加热到130-140℃，此时釜压应在0.6-0.8MPa，保温2小时，完成羧化反应。然后降釜温至50－60℃，卸压至常压。料液至室温后，从羧化反应釜底阀放出。5.3酸化反应工段上述料液加10升水，充分搅拌。静置分层，分出下层的水

6、杨酸钠水溶液。上层二甲苯混合液用于蒸馏回收二甲苯。水杨酸钠水溶液投入到酸化反应釜中。将质量分数为10%的硫酸水溶液用真空抽入高位槽。开启酸化釜的搅拌，打开硫酸高位槽的底阀，缓慢滴加稀硫酸到酸化釜中，边加边测釜内液体的pH值。至料液pH至2时，停止滴加稀硫酸。将混合液转移到离心机中，进行固液分离。滤饼45℃～50℃真空干燥得产品水杨酸，称重并进行鉴定和含量测定，计算收率。6分析方法（水杨酸的鉴定与纯度测量）6.1水杨酸的鉴定水杨酸作为添加剂和药物，其安全性受到剂量和质量标准的严格控制。其分析方法一般分为两类，一类是其

7、成品的检验方法。这个方法已标准化，共包含九项，有外观检验、含量测定、初熔点测定等。另一类是指对混合物中（如药物、血液）微量水杨酸的测定，目前水杨酸分析方法的研究主要集中在这一方面。水杨酸的分析方法，应用最广泛的主要有：滴定法、紫外分光光度法、荧光光谱分析法、气相色谱法、高效液相色谱法（反相）、核磁共振法、毛细管电泳法以及它们之间的联用方法等。其中紫外分光光度法和荧光光谱分析法由于其对设备要求简单，操作简便快速而应用得更广。①外观及其熔点的测定水杨酸为白色针状结晶或粉末，味甜后变辛辣。熔点158℃～160℃，沸点约2

8、11℃（20mm汞柱）。在空气中稳定，见阳光渐变色，76℃升华，急剧加热时分解为苯酚及二氧化碳。1克水杨酸可溶于460ml水，15ml热水，2.7ml乙醇，3ml丙酮，42ml氯仿，3ml醚，135ml苯，52ml松节油。当有磷酸钠、硼砂、乙酸碱或柠檬酸碱存在时能增加其在水中的溶解度。饱和水溶液pH值为2.4。与三氯化铁水溶液生成特殊的紫色。观察水杨酸粗品的