五氧化二磷(過量)法合成三氟乙酸酐分析

常文軍

[摘要]三氟乙酸酐是重要的催化劑和酰化劑，在化工領域有著廣泛的應用。本文采用三氟乙酸和五氧化二磷反應合成三氟乙酸酐的方法，并通過正交實驗確定了最佳的反應溫度、最佳的反應時間和反應物的配比。產品通過氣象色譜和紅外光譜圖進行檢測。通過實驗過程及結果對比發現：五氧化二磷法從經濟因素、環境及產率更加合理。

[關鍵詞]三氟乙酸 五氧化二磷 三氟乙酸酐

三氟乙酸酐（TFAA）是強脫水機，具有范圍比較寬的化學反應性，在較多種聚合物和精細化學品的合成中用來作溶劑、催化劑、脫水劑和保護劑，廣泛應用在染料、感光材料、液晶顯示材料、航天科技、農藥、醫藥、聚合材料等方面，提高聚合反應的速度和產品的收率，并作為衍生化學試劑應用于氣相色譜和高效液相色譜對畜肉、果蔬中有毒代謝物和菌素的檢測、具有非常好的開發應用前景。

其中現在較為先進的合成法有氯化亞砜法和五氧化二磷（溶劑）法。在五氧化二磷合成法的基礎上提出了五氧化二磷（過量）法，以三氟乙酸和五氧化二磷為原料，一般情況下五氧化二磷和三氟乙酸的反應由于生成的磷酸作用，使反應體系粘稠無法攪拌，三氟乙酸與五氧化二磷不能接觸、產率低，該工藝基于此缺點對于工藝進行改進，要有充分的五氧化二磷和三氟乙酸接觸，兩者的用料摩爾比（三氟乙酸：五氧化二磷）是1：0.6到1：1。整個操作過程在全封閉狀態下進行，冷凝及冷卻用水是冰鹽水，整個的反應過程中要不停的攪拌，三氟乙酸要快速滴加并且越滴加越快。反應的副產物磷酸可以回收。這個工藝完整、規范、合理，便于操作，適合工業化生產，能有效提高產品的純度和收率，無環境污染，降低生產成本。

一、實驗過程

1.實驗步驟

將所要蒸餾三氟乙酸粗品加入到四口圓底燒瓶中，反應瓶密封，安裝在精餾系統中。向系統中通入氮氣，進行氮氣保護，逐漸加熱攪拌。加熱填料塔的溫度，填料塔的溫度控制在40℃左右。

油浴加熱，當蒸餾物沸騰時，開始保溫。一段時間后，有餾分出現，記下此時的油溫、液溫、氣溫。當餾分流出較穩定時，開始收集餾分，餾分溫度39-41℃。

2.實驗中的問題與解決方法

（1）三氟乙酸在反應中損失

在反應中三氟乙酸從冷凝管處損失一部分，差不多損失量接近原料的10%，經過研究的，是在溫度的升高的過程中，溫度的升高速度過快，酸損失的比較嚴重。在反應中溫度升高要循序漸進，大約間隔15分鐘升高10℃，升到一定的溫度對于溫度的把握要慎重。

（2）在反應中沒反應的五氧化二磷黏在一起

為解決這個問題首先想到的是使用溶劑但是經過反復使用諸如四氯化碳、環己烷等溶劑效果并不明顯，因為磷酸不溶于這些溶劑，五氧化二磷也不溶。然后用五氧化二磷極度過量，這樣就可以提供充分的與三氟乙酸接觸的五氧化二磷，以三氟乙酸計算產率，產率得到升高。

3.注意事項

（1）油浴加熱，升高溫度時，升高溫度速度逐漸升高，切記溫度不能升的太快。避免損失。

（2）蒸餾過程保證氮氣保護覆蓋整個反應系統。不能讓三氟乙酸酐在高溫下與空氣接觸。

（3）精餾柱一定要校準，使其垂直，防止發生壁流，影響產品純度。

4.實驗中的問題與解決方法

填料塔的柱身要加熱，不能溫度太高，在產物的沸點附近就好。

二、產品分

1.各因素對產率的影響

由圖1知在溫度低的情況下，溫度對于收率的影響很大，達到一定的溫度后溫度對于收率的影響不大，但是投料比的影響是很大，上下都有影響。時間影響不大。

由圖2可知投料比三氟乙酸和五氧化二磷最佳的質量比是1：1.1。

2.產品的紅外波譜分析

3.產品的氣相色譜分析

所得的產品中含有大約7.2%的三氟乙酸，所得三氟乙酸酐的純度是92.8%

結論：本文主要介紹了采用五氧化二磷的工藝，工藝參數、工藝條件清楚完整，規范合理，便于操作，適合工業化生產，能保證產品質量穩定。還有副產物磷酸可以回收利用。產率高。在此工藝中要注意在蒸餾時對于填料柱的加熱，可以很好的提高收率。