原甲酸三乙酯合成工藝中微量水分的脫除

王超（大同煤炭職業技術學院，山西 大同 037003）

原甲酸三乙酯合成工藝中微量水分的脫除

王超（大同煤炭職業技術學院，山西 大同 037003）

對原甲酸三乙酯合成工藝中微量水分脫除進行研究，以正交實驗的方式，了解最佳脫水狀態。經實驗證明，將丙三醇作為脫水劑極具適用性，能夠達到良好的脫水效果，而原甲酸三乙酯的損失相對較小，極具推廣價值。

原甲酸三乙酯；脫水劑；微量水分

作為化工原料，原甲酸三乙酯在醫學、農藥及染料領域應用極為普遍。現階段，其需求量相對較大。優選合成方法，不僅能夠提高產品收率，而且可避免不必要的成本浪費。該過程中，一步法合成工藝備受推崇。采用一步法對原甲酸三乙酯進行合成，能夠對微量水分脫除條件進行優化，提高產品純度及回收率。

1 實驗過程

1.1 儀器和原料

電光分析天平、可調控溫電熱套、電子恒速攪拌機、有機化學合成制備儀

乙醇、氫氧化鈉、丙三醇、氯仿及卡費休試劑

1.2 原甲酸三乙酯合成方法

3NaOH+3C2H5OH+CHC13→CH（OC2H5）3+3NaC1+3H2O

具體操作方法如下：準備4個燒瓶，容量為250mL，分別安裝電動攪拌器、溫度計、回流冷凝管和恒壓滴液漏斗，添加氯仿，以120g為宜，一邊攪拌，一邊對固體氫氧化鈉進行添加，添加量為24g。加熱反應物料，使其溫度保持在30℃，繼而對乙醇進行緩慢滴加，純度是95%，滴加量24.3g。完成該項操作之后，對反應溫度進行控制，使其保持在35℃，反應時間是2h。冷卻反應物，溫度下降至一定標準之后，將固體氯化鈉去除，以黃色透明合成液形式存在。

1.3 測定方法

（1）測定原甲酸三乙酯質量分數

將一定量的氫氧化鉀—乙醇溶液添加到試樣中，用水分解原甲酸三乙酯，指示劑選擇酚酞，滴加堿，開展空白實驗。

上式中，w指代的是原甲酸三乙酯質量分數，單位為%；c用以對鹽酸標準溶液濃度進行表示，單位為mol/L；V空白和V試樣分別指代空白實驗和試樣對HC1的消耗量，單位為mL；m表示樣品質量，單位為g。

（2）測定合成液微量水分

擇取樣品，以2g為宜，將其放置在三角瓶內，瓶體內部保持干燥，容量為50mL。完成攪拌工作之后，采用卡費休試劑對其進行滴定，后者需是已標定過的，在該過程中觀察溶液變化情況，直至其由淺黃色變化為紅棕色。

上式中，ρ指代的是試樣中水的質量分數，單位為%；F和V分別指代卡費休試劑質量濃度及消耗量，單位是g/L和mL。

2 結果與討論

2.1 科學選擇脫水劑

準備4份合成液，每份質量相同，分別用4個燒瓶進行盛裝，各個燒瓶中依次加入脫水劑乙二醇、丙三醇、4A分子篩、5A分子篩，質量保持相同，繼而進行攪拌，將攪拌時間控制在10min，然后將其倒入分液漏斗中，靜置一段時間之后，分離，采用正確的方法，分別對這4種合成液中的微量水分質量分數進行有效測量。

經測量之后，發現這四種脫水劑的脫水性能有所不同。相較于乙二醇、4A分子篩和5A分子篩，對丙三醇進行脫水之后，合成液中的水分也會發生明顯下降。該實驗結果表明，丙三醇的脫水性比較好，將其作為脫水劑最為適宜。

2.2 正交實驗

經研究發現，合成液脫水效果受脫水劑用量、脫水溫度、脫水時間三項指標影響。為營造良好的外部實驗環境，除卻原有實驗之外，需對正交實驗過程及各相關因素進行明確。如表1所示，正交實驗影響因素與水平表。

表1 正交實驗因素與水平表

選取水質量分數0.96%的合成液，選取量以30g為宜，脫水劑是丙三醇，實驗指標是合成液中水的質量分數。經論證，脫水劑用量對脫水性能影響最為顯著，脫水溫度次之。相反，脫水性能受脫水時間影響，并不明顯。

將5%丙三醇添加到合成液中，有助于快速吸收水分。采用該種方式，使合成液中水的質量分數處于較低水平，進一步使丙三醇用量增加，合成液中水的質量分數降低更為明顯。直至在7%~9%的變化區間內，脫水效果已不再明顯。因此，作為粘稠液體，丙三醇溫度較低時，不容易與合成液發生互溶，難以將水分徹底脫除。溫度比較高，也不會出現明顯的水分脫除，甚至產物會出現水解情況。表明，脫水時間對水分脫除效果影響并不明顯。合成液中微量水分脫除條件以A2B1C2最佳，脫水劑質量分數7%，將脫水溫度和脫水時間分別控制在20℃和10min。

2.3 驗證實驗

為對A2B1C2實驗條件進行驗證，看其是否重復及可靠，依據之前的物料配置情況和實施方法，對原甲酸三乙酯合成液進行制備，確定合成液用量之后，添加7%丙三醇，并攪拌，將攪拌時間和溫度分別控制在10min和20℃，靜置之后，分離，將合成液中水的質量分數作為主要指標，開展相關操作。在該實驗環境下，對三種不同樣品進行處理，水的質量分數與正交實驗結果并無沖突，這三種實驗條件下水的質量分數趨近，經脫水之后，質量分數均有所下降，表明A2B1C2實驗條件對微量水分的脫除性比較好，且具備較好的重復性和可靠性。

原甲酸三乙酯產品收率會受合成液中水的質量分數影響。為對脫水后原甲酸三乙酯產品的流失狀況進行深入考察，分別對脫水前和A2B1C2實驗條件下脫水后的合成液蒸餾制備原甲酸三乙酯，比對酯損失率。

經實驗可知，選用丙三醇作為脫水劑，酯損失率下降幅度很大，控制了原甲酸三乙酯產品分離過程中的損失，收率很高。

3 結語

丙三醇具有很好的脫水性，適用于原甲酸三乙酯合成工藝中微量水分的脫除。脫水溫度和時間分別以20℃和10min為宜，脫水劑用量在合成液中的質量占比7%，產品收率高。