对苯二甲酰氯的合成研究

摘 要：以氯化亚砜和对苯二甲酸为原料，在相转移催化剂的作用下合成对苯二甲酰氯。探讨了反应时间、催化剂对收率和纯度的影响，并得出了最佳的反应条件：催化剂的投入量为原料对苯二甲酸质量的1.2%，反应温度为75-80℃，快速搅拌下加热回流。同时得到催化剂可循环使用且不影响产品质量和收率的结论。

关键词：对苯二甲酰氯 相转移催化 合成 循环

中图分类号：TQ061.1 文献标识码：A

对苯二甲酰氯（Terephthaloyl chloride，TPC）是一种重要的化工产品。是合成高强度和耐高温等优良材料聚芳酰胺、聚酯酰胺、聚芳酯、聚芳砜纶等的主要单体之一，是制作芳纶1414（Keviar）的主要原材料，既可作为合成聚酰胺、聚脂、聚芳脂、聚醚酮、聚芳酰胺、液晶高分子等的单体，也可作为高聚物的改性剂，农药、医药工业的中间体[1-3]。

对苯二甲酰氯的合成方法很多，有传统催化法[4-5]、光气法[6]、三氯化磷法[7]、五氯化磷法[8]、酸氯化法[9-11]、对二甲苯氯化法[12-13]及相转移催化法[14]等。

本文采用相转移催化法进行了对苯二甲酰氯的合成，并对该合成工艺进行了改进，同时探讨了反应时间、催化剂对产品收率及产品纯度的影响，并得到了最佳的反应条件。

一、实验部分

1.试剂与仪器

试剂：对苯二甲酸（CR） 氯化亚砜（CR）

苄基三乙基氯化铵（CR）石油醚（CR）

仪器：XT5型显微熔点测定仪

2.实验原理

对苯二甲酸在氯化亚砜作用下发生酰氯化反应，生成对苯二甲酰氯。由于对苯二甲酸固体不溶于氯化亚砜，需要加入相转移催化剂加速反应的进行。反应生成的氯化氢、二氧化硫以气体形式放出。

3.实验过程

向装有冷凝管、温度计及尾气吸收装置的500ml的三口烧瓶中，依次加入8.30 g对苯二甲酸和50ml氯化亚砜（新蒸），加入0.10g催化剂苄基三乙基氯化铵，在快速的电磁搅拌下，加热回流8小时。反应物由白色浑浊悬浮液变为无色液体。减压蒸馏除去过量的氯化亚砜，剩余物用石油醚重结晶，可得到白色固体状产品9.41g，经抽滤、烘干即可得到成品，收率92.7%。

二、结果与讨论

根据对对苯二甲酰氯的合成的探索实验可知，反应时间在生产工艺中是一个重要的影响因素，因此我们设计了正交实验，（结果见表1），研究了反应时间对产品收率和产品熔点的影响。同时，对催化剂的用量及催化剂的循环使用对产品的影响情况也进行了研究。

表1 反应时间对产品收率和产品纯度的影响

序号 反应时间（h） 一次结晶熔程，℃ 二次结晶熔程，℃ 收率

（wt %）

1 4 78.8-80 79.1-80.3 70.93

2 6 79.0-79.7 78.0-79.1 76.92

3 8 77.9-78.4 80.1-80.7 81.46

4 10 77.9-78.6 80.2-81.0 92.7

图1 反应时间与产品收率关系图

从表1中可以看出随反应时间的延长，产品的熔点变化在测试误差范围内，因此可以说反应时间对产品的熔点没有太大的影响。但是随着反应时间的延长，产品的收率呈上升趋势，可以认定反应时间的延长可以提高产品的收率。

表2 催化剂投入量对产品熔点的影响

催化剂量/原料量 一次结晶熔程，℃ 二次结晶

熔程，℃ 收率，wt %

1.2 % 79.0-80.1 78.9-80.4 89

1.8 % 79.3-80.5 78.6-79.9 91.9

2 % 78.6-80.3 78.1-80.1 92.7

由表2可见，随着催化剂量与原料量比值的提高产品的熔点并没有明显提高，说明催化剂量的加大对产品的熔点没有直接影响。

表3 催化剂循环次数与熔点和收率的关系

循环次数 收率（wt %） 一次结晶熔点，℃ 二次结晶熔点，℃

0 87.3 78.5-79.7 78.3-79.5

1 84.8 78.7-79.5 78.3-79.8

2 92 77.9-79.3 78.7-79.7

3 89 78.8-80.6 79.2-80.3

4 89.8 77.9-79.5 78.6-79.8

由表3可见，催化剂循环四次后产品的收率和熔点没有明显下降，说明催化剂的循环使用对产品的熔点和收率没有太大的影响，也就是说，催化剂可以多次循环使用。

三、结论

该实验探讨了相转移催化法合成对苯二甲酰氯的工艺中反应时间、催化剂对产品的影响，得出了以下结论：

1.最佳的工艺条件：催化剂的投入量为原料对苯二甲酸量的1.2%，反应温度为75-80℃，快速搅拌下加热回流，产品的最高收率可达92.7%。

2.催化剂可多次循环使用，且不影响产品的收率和质量。

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