【文章內(nèi)容簡介】 硅烷和甲乙酮肟分別進行再蒸餾，可以得到滿足實驗要求的甲基三氯硅烷和甲乙酮肟。 反應(yīng)影響因素的確定 甲乙酮肟與甲基三氯硅烷的摩爾比 根據(jù)前面一章中列出的反應(yīng)式，我們可以看到每生成 1 摩爾的甲基三丁酮肟基硅 烷就要消耗 1 摩爾的甲基三氯硅烷和 3 摩爾的甲乙酮肟，并形成 3 摩爾氯化氫。考慮到有機反應(yīng)的特點，實驗中甲乙酮肟和甲基三氯硅烷的摩爾比總是大于3:1 的。 不同溶劑的選擇 溶劑在反應(yīng)中僅僅起到了降低其黏度并稀釋混合溶液的作用。使甲基三氯硅烷和甲乙酮肟有較大的接觸面積，提高反應(yīng)速度。選擇的溶劑應(yīng)該能同時溶解甲乙酮肟和甲基三丁酮肟基硅烷，但它們本身應(yīng)具有反應(yīng)惰性。 反應(yīng)溫度的控制 溫度對有機反應(yīng)的影響是很明顯的，一般的規(guī)律是升高溫度促進反應(yīng)，降低溫度則抑制反應(yīng)的進行。但是對于本反 應(yīng)來講，溫度過高，會導(dǎo)致副反應(yīng)加劇，產(chǎn)品顏色加深，甚至有二聚體和三聚體的形成，不利于提高收率；太低時，由于浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 甲乙酮肟本身的黏度就比較大，不利于反應(yīng)的攪拌，反應(yīng)周期太長，有可能導(dǎo)致反應(yīng)不完全，使沒有反應(yīng)完的甲基三氯硅烷在接下來混液分層后上層通氨步驟中和氨氣反應(yīng)生成氯化銨，造成原料損失加重，不利于提高得率。 反應(yīng)時間的選擇 有機反應(yīng)本身具有反應(yīng)周期長的特點。對于本反應(yīng)，反應(yīng)時間包括兩方面：滴定時間和保溫平衡時間。由于反應(yīng)放熱較強烈，所以滴定速度不能過快，否則會導(dǎo)致局部反應(yīng)溫度過高影響產(chǎn)品質(zhì)量和 色度。在實驗室條件下滴定時間一般半小時左右以保證反應(yīng)緩和進行。考慮到在常溫下反應(yīng)有可能局部不完全，再則甲乙酮肟黏度較大，所以在甲基三氯硅烷滴定完全后，還需要保溫平衡反應(yīng)數(shù)小時左右以促進反應(yīng)完全。 產(chǎn)品分離 現(xiàn)有的專利文獻在產(chǎn)品的制備、分離上說法不一。在文獻報道的基礎(chǔ)上，我們嘗試了不加溶劑，直接用甲基三氯硅烷和甲乙酮肟反應(yīng)，經(jīng)過試驗結(jié)果良好。結(jié)合文獻我們得到了下面的工藝路線： 無溶劑法 將得到的反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，靜置 12 小時，待其分層完全后，緩慢放掉下層液體收集起來以備 回收，上層液體由分液漏斗上口移入單口燒瓶，通氨氣，沉淀完全后離心（ 2021 轉(zhuǎn) /分）得到清液即為粗產(chǎn)品。再將此清液進行蒸餾除去甲乙酮肟就是產(chǎn)品。 加溶劑法 將得到的反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)移到分液漏斗中，靜置 12 小時，待其分層完全后，緩慢放掉下層液體收集起來以備回收，上層液體由分液漏斗上口移入單口燒瓶，通氨氣，將燒瓶置于水浴進行真空蒸餾，當(dāng)燒瓶中沒有氣泡逸出時停止抽真空，再進行離心，得到的上層就是粗產(chǎn)品。對清液進行蒸餾除去溶劑和甲乙酮肟就是浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 產(chǎn)品。 甲基三丁酮肟基硅烷中少量甲乙酮肟的除去 目前市場上 的甲基三丁酮肟基硅烷中都含有一定量的甲乙酮肟，我們在實驗過程中也碰到了這樣的情況。實驗中我們在低溫，高真空下蒸餾，經(jīng)過較長時間的蒸發(fā)或者蒸餾，就可以除去大量的甲乙酮肟。而產(chǎn)品中含有微量的甲乙酮肟是不可避免的。 過量原料回收 由于無論采用加溶劑還是不加溶劑的方法都要用過量的甲乙酮肟，所以需要對其進行回收。 基本原理 移入分液漏斗靜置分層后的下層液體主要是未反應(yīng)完全的甲乙酮肟及其氫氯化物、少量的產(chǎn)品?；厥占滓彝康姆磻?yīng)方程式如下： NaOH+CH3C2H5C= NaCl+H2O+CH3C2H5C=NOH 在實驗室條件下，把反應(yīng)后的混合液進行蒸餾即可得到粗甲乙酮肟，通過進一步的純化得到了精甲乙酮肟。由于采用的是刺型精餾柱，經(jīng)過一次簡單蒸餾還難于滿足要求所以需要進行二次蒸餾。在工業(yè)上可以利用塔板數(shù)很高的精餾塔一次精餾就得到純度很高的甲乙酮肟。 回收過程描述 取一定量的回收液裝入三頸瓶，用已經(jīng)配制好的氫氧化鈉飽和溶液滴定。當(dāng)混合液的 pH 達到 7 時，停止滴加氫氧化鈉，靜置分層。分層后的混合物由兩部分組成。最低層的是白色的氯化鈉固 體，其上面的一層是氯化鈉的飽和溶液，在上面一層可能是其他雜質(zhì)，最上層的是甲乙酮肟及少量水（如果使用溶劑的話還含有少量的溶劑）。濾去下面的氯化鈉固體進行固液相分離，再次分層后取最上浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 面一層含有甲乙酮肟的一相進行蒸餾。由于甲乙酮肟可以和水形成共沸物，沸點是 度，在蒸餾過程中，首先餾出的是甲乙酮肟與水的共沸物（如果使用了溶劑，先蒸出來的是少量的溶劑），共沸物蒸餾結(jié)束后，繼續(xù)蒸餾留在燒瓶中的其余甲乙酮肟，此時蒸出的甲乙酮肟含水量可以控制在 PPM 級。 再取一定的回收液重復(fù)上述的步驟，收集蒸餾過程中的共沸物組分，經(jīng) 過冷卻后出現(xiàn)分層，其中上層是還有很少量水的甲乙酮肟，下層是含有少量甲乙酮肟的水，下層可以放掉進入三廢處理環(huán)節(jié)，上層再進行蒸餾，收集下層的甲乙酮肟后可以用于其他相關(guān)途徑。 實驗結(jié)果匯總 甲基三丁酮肟基硅烷的收率計算 產(chǎn)品收率的基準是甲基三氯硅烷。將甲基三丁酮肟基硅烷的摩爾數(shù)除投入甲基三氯硅烷的摩爾數(shù)即為收率。根據(jù)有關(guān)的文獻資料，由于反應(yīng)混合物分層兩層，下層的液體也溶解有少量的產(chǎn)品，另外甲基三氯硅烷在量取及加料過程中均有大量的揮發(fā)，因此，在實驗室條件下，得率均沒有超過百分之九十以上，本實驗的得率一般均在 百分之八十二左右。 甲乙酮肟的回收計算 將分層后的下層液體收集起來，裝入 250ml 的單口燒瓶中，用已經(jīng)配置好的飽和氫氧化鈉溶液滴定至中性（ pH=7 左右）為止。由于一開始回收液量多，可以逐滴管的往下加。燒瓶底部明顯能感覺到溫度的上升，說明中和反應(yīng)放熱明顯。用自來水冷卻燒杯，不至于反應(yīng)過于激烈。隨著氫氧化鈉不斷的加入， pH 逐漸向 7 靠籠，快到終點時改用滴管逐滴加入，直到終點。此時，燒瓶底部已經(jīng)沉淀了一層白色氯化鈉固體，上層微帶黃色。靜置分層完全后取上層液體進行蒸餾。利用變壓器控制溫度的上升幅度，當(dāng)溫度到達 97~98℃ 時，開始有冷凝液滴下。收集此沸程餾分。我們認為是甲乙酮肟和水形成的共沸物組分（水分的形成是因為上步中加入氫氧化鈉的中和反應(yīng)而產(chǎn)生）。隨著溫度繼續(xù)上升，當(dāng)達到 151℃時又有冷凝液滴下，此時才是真正的甲乙酮肟，馬上換另一個已經(jīng)稱過重量的接收瓶接收餾分，直至沒有冷凝液流下。蒸餾結(jié)束后再次稱量接收瓶得到了回收甲浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 乙酮肟的重量，根據(jù)此結(jié)果得到了甲乙酮肟的回收收率。 空燒瓶重量為 214g，接收回收液后的總重量為 336g 所以回收液（下層液體）為 122g 空接收瓶重量為 g，接收甲乙酮肟后的總重量為 85g 所以經(jīng) 過蒸餾后得到的甲乙酮肟為 而反應(yīng)中共有 ，所以甲乙酮肟的回收率為：*100%=%。通過實驗，我們發(fā)現(xiàn)甲乙酮肟的回收工藝比較簡單，不需要特別的實驗裝置，而且收率結(jié)果令人滿意。 以上所有數(shù)據(jù)匯總見表 31 表 31 反應(yīng)結(jié)果匯總表 項目 原料 溫度 純度 得率 色澤 1 一甲 5℃ % 71% 無色透明 溶劑 0ml 2 一甲 30g 55℃ 75% 81% 無色透明 甲乙酮肟 溶劑 3 一甲 30g 45℃ 78% 94% 略帶乳白色 甲乙酮肟 122g 溶劑 4 一甲 30g 15℃ 65% 幾乎無色 甲乙酮肟 溶劑 0ml 5 一甲 30g 35℃ 81% 85% 略有白色 甲乙酮肟 溶劑 44ml 6 一甲 30g 25℃ 略帶渾濁 甲乙酮肟 溶劑 36ml 7 一甲 30g 65℃ 81% 65% 甲乙酮肟 浙江科技學(xué)院本科畢業(yè)論