Глиоксиловая кислотапредставляет собой органическое соединение с молекулярной формулой c2h2o3, которое состоит из альдегидной группы (-cho) и карбоксильной группы (-cooh). Его структурная формула — hoccooh, CAS 298-12-4, а молекулярная масса — 74,04. Светло-желтая прозрачная жидкость. Растворим в воде, слабо растворим в этаноле, эфире, бензоле и т. д. Это токсичное вещество, обладающее раздражающим и разъедающим действием. Пероральная LD50 для крыс составляет 70 мг/кг. Операторам следует обратить внимание на ношение средств защиты труда и промыть большим количеством воды при прикосновении к коже. С его помощью можно синтезировать ванилин, этилванилин, жасмональдегид (капсаицин), п-метоксибензальдегид (анисовый альдегид) и т. д. Эти специи широко используются в пищевой промышленности, предметах первой необходимости, косметике и других областях. Его также можно использовать при производстве водоочистного агента, гидроксифосфоркарбоновой кислоты, в качестве сшивающего агента для полимеров, гальванических добавок и высокоэффективных элементных удобрений (этилендиамин ди-о-гидроксифенил, большой ацетат железа натрия, eddha FENa) и т. д. Эти применения включают в себя охрана окружающей среды, материаловедение и другие области.
(Ссылка на продукт: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
Метод 1: метод с дихлоруксусной кислотой.
1. Получение дихлоруксусной кислоты: метанол и хлор вводят в реактор и хлорируют под действием катализатора с получением дихлоруксусной кислоты. Химическое уравнение этого этапа: CH3OH+Cl2 → h2c2o2+HCl.
2. Конденсация дихлоруксусной кислоты и метилата натрия: дихлоруксусную кислоту и метилат натрия смешивают и конденсируют при соответствующей температуре и давлении с получением диметоксиацетата натрия. Химическое уравнение этого этапа: h2c2o2+CH3ONa → h2c2o2 · ch3o2na.
3. Гидролиз диметоксиацетата натрия: диметоксиацетат натрия смешивается с соляной кислотой и гидролизуется при определенной температуре и давлении с получением глиоксиловой кислоты и метанола. Химическое уравнение этого этапа: h2c2o2 · ch3o2na+HCl → h2c2o2 · HCl+CH3OH.
4. Разделение и очистка: глиоксиловую кислоту и метанол разделяют и дополнительно очищают с получением глиоксиловой кислоты высокой чистоты. На этом этапе обычно используются дистилляция, кристаллизация и другие методы.
С помощью описанных выше шагов глиоксиловую кислоту можно синтезировать методом дихлоруксусной кислоты. Следует отметить, что весь процесс необходимо проводить в определенных условиях температуры и давления, а условия химической реакции необходимо точно контролировать, чтобы обеспечить качество и выход продукции. Кроме того, необходимо также уделять внимание вопросам безопасности, особенно при проведении хлорирования, конденсации, гидролиза и других реакций, следует принять соответствующие меры безопасности для предотвращения взрыва, коррозии и других аварийных ситуаций.
Синтез глиоксиловой кислоты дихлоруксусной кислотой является важным методом органического химического производства, имеющим широкую перспективу и ценность. Чтобы обеспечить его устойчивое развитие и эффективность, необходимо усилить технологические исследования и инновации, а также принять соответствующие меры по охране окружающей среды и энергосберегающие технологии для снижения производственных затрат и загрязнения окружающей среды.
На практике процесс синтеза можно оптимизировать и корректировать по мере необходимости. Например, в реакцию конденсации дихлоруксусной кислоты с метоксидом натрия можно добавить подходящее количество катализатора для улучшения скорости реакции и селективности; В реакции гидролиза чистоту и выход гидролизата можно улучшить, контролируя температуру и концентрацию реакции. Кроме того, можно также исследовать и разрабатывать способы восстановления и повторного использования побочных продуктов, чтобы обеспечить эффективное использование ресурсов и снизить производственные затраты.
Метод 2: метод восстановления озонированием малеинового ангидрида
Подробные шаги следующие:
1. Получение малеинового ангидрида: во-первых, малеиновую кислоту и ангидрид следует подвергнуть реакции с получением малеинового ангидрида. Химическое уравнение этого этапа: c4h2o4+C2H2O2 → 2ch2o2. На практике малеиновую кислоту обычно растворяют в соответствующем количестве растворителя, затем медленно добавляют ангидрид и контролируют температуру, чтобы предотвратить возникновение побочных реакций.
2. Реакция озонирования: затем образующийся малеиновый ангидрид подвергается реакции с раствором перекиси водорода для получения промежуточного продукта озонирования. Химическое уравнение этого этапа: ch2o2+H2O2 → ch2o2 · H2O. Реакция озонирования требует определенных условий температуры и давления и обычно проводится в специальном реакторе. В процессе реакции необходимо строго контролировать концентрацию и скорость добавления перекиси водорода, чтобы обеспечить безопасность реакции.
3. Реакция восстановления: затем пахучий оксид реагирует с восстановителем с образованием глиоксиловой кислоты. Химическое уравнение этого этапа: ch2o2 · H2O+NAH → CH3COOH+NaOH. Гидрид обычно используется в качестве восстановителя в реакции восстановления, например, натрия, калия и т. д. В процессе реакции необходимо контролировать температуру и давление, чтобы обеспечить полное протекание реакции восстановления. В то же время необходимо также уделять внимание вопросам безопасности, таким как предотвращение утечки водорода.
4. Разделение и очистка продукта: наконец, образовавшуюся глиоксиловую кислоту отделяют от реакционного раствора и очищают. На этом этапе обычно используются дистилляция, кристаллизация и другие методы. Глиоксиловую кислоту и другие летучие примеси можно отделить перегонкой, а глиоксиловую кислоту можно выделить из раствора кристаллизацией для дальнейшей очистки. В процессе разделения и очистки продукта следует уделять внимание контролю температуры и стабильности работы, чтобы избежать потерь и порчи продукта.
Метод восстановления малеиновым ангидридом озонированием является широко используемым методом синтеза глиоксиловой кислоты с высоким выходом и чистотой. Однако этот метод требует потребления большого количества сырья, такого как малеиновый ангидрид и перекись водорода, и приводит к образованию определенного количества сточных вод и отходящих газов. Поэтому необходимо принять соответствующие меры по охране окружающей среды и энергосберегающие технологии для снижения себестоимости производства и загрязнения окружающей среды.
Способ 3: химическое окисление
Основные шаги заключаются в следующем:
1. Подготовка сырья: сначала подготовьте необходимое сырье, такое как муравьиная кислота, ацетат или этиленгликоль. Это сырье является основой для синтеза глиоксиловой кислоты.
2. Реакция окисления: сырье вступает в реакцию с окислителем с образованием глиоксиловой кислоты. Обычные окислители включают азотную кислоту, перманганат калия, перекись водорода и т. д. Химическое уравнение этого этапа зависит от используемого сырья и окислителей. Например, при использовании муравьиной кислоты в качестве сырья и азотной кислоты в качестве окислителя уравнение реакции выглядит следующим образом: HCOOH+2hno3 → hcoono2+2H2O. Если в качестве сырья используется ацетат, а в качестве окислителя – перманганат калия, уравнение реакции выглядит следующим образом: CH3COO (-)+MnO4 (-)+H (+) → CH3COOH+Mn (IV). Если в качестве сырья используется этиленгликоль, а в качестве окислителя — перекись водорода, уравнение реакции будет иметь вид hoch2ch2oh+H2O2 → ohccho+2H2O.
3. Разделение и очистка продукта: после завершения реакции образовавшуюся глиоксиловую кислоту необходимо отделить от реакционного раствора и очистить. На этом этапе обычно используются экстракция, дистилляция, кристаллизация и другие методы. С помощью этих методов глиоксиловую кислоту можно отделить от других примесей и получить продукты высокой чистоты.
4. Последующая обработка: наконец, глиоксиловая кислота после отделения и очистки подвергается последующей обработке, такой как сушка, упаковка и т. д. Этот этап предназначен для обеспечения качества и безопасности продукта.
Химическое окисление — распространенный метод синтеза глиоксиловой кислоты с высоким выходом и чистотой. Однако этот метод требует потребления большого количества окислителей и сырья, а также приводит к образованию определенного количества сточных вод и отходящих газов. Поэтому необходимо принять соответствующие меры по охране окружающей среды и энергосберегающие технологии для снижения себестоимости производства и загрязнения окружающей среды.
В практических приложениях выбор подходящих методов синтеза необходимо всесторонне рассматривать в соответствии с реальными потребностями и условиями. Различные методы синтеза имеют разные преимущества и недостатки, такие как стоимость, эффективность, защита окружающей среды и так далее. Поэтому при выборе методов синтеза необходимо всесторонне учитывать множество факторов для определения наиболее подходящего метода. Кроме того, необходимо также усилить технологические исследования и инновации для содействия устойчивому развитию органической химической промышленности и социально-экономическому прогрессу.