Глиоксилова киселинае органично съединение с молекулна формула c2h2o3, което е съставено от алдехидна група (-cho) и карбоксилна група (-cooh). Неговата структурна формула е hoccooh, CAS 298-12-4, а молекулното му тегло е 74,04. Светложълта прозрачна течност. Разтворим във вода, слабо разтворим в етанол, етер, бензен и др. Това е токсично вещество с дразнене и корозивност. Оралната LD50 на плъхове е 70 mg/kg. Операторите трябва да внимават за носенето на артикули за защита на труда и да се измиват обилно с вода, когато докосват кожата. Може да се използва за синтезиране на ванилин, етил ванилин, жасмоналдехид (капсаицин), р-метоксибензалдехид (анисалдехид) и др. Тези подправки се използват широко в храните, ежедневните нужди, козметиката и други области. Може да се използва и в производството на агент за пречистване на вода, хидроксифосфорна карбоксилна киселина, като полимерен омрежващ агент, добавка за галванопластика и високоефективен елементен тор (етилендиамин ди-о-хидроксифенил голям натриев железен ацетат eddha FENa) и др. Тези приложения включват опазване на околната среда, наука за материалите и други области.
(Продуктова връзка: https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/glyoxylic-acid-solution-cas-298-12-4.html)
Метод 1: метод с дихлороцетна киселина
1. Получаване на дихлороцетна киселина: метанолът и хлорът се въвеждат в реактора и се хлорират под действието на катализатор, за да се получи дихлороцетна киселина. Химичното уравнение на тази стъпка е: CH3OH+Cl2 → h2c2o2+HCl.
2. Кондензация на дихлороцетна киселина и натриев метоксид: дихлороцетната киселина и натриевият метоксид се смесват и кондензират при подходяща температура и налягане, за да се получи натриев диметоксиацетат. Химичното уравнение за тази стъпка е: h2c2o2+CH3ONa → h2c2o2 · ch3o2na.
3. Хидролиза на натриев диметоксиацетат: натриевият диметоксиацетат се смесва със солна киселина и се хидролизира при определена температура и налягане, за да се получи глиоксилова киселина и метанол. Химичното уравнение на тази стъпка е: h2c2o2 · ch3o2na+HCl → h2c2o2 · HCl+CH3OH.
4. Разделяне и пречистване: глиоксиловата киселина и метанолът се отделят и допълнително се пречистват, за да се получи глиоксилна киселина с висока чистота. Тази стъпка обикновено приема дестилация, кристализация и други методи.
Чрез горните стъпки глиоксиловата киселина може да бъде синтезирана по метода на дихлороцетната киселина. Трябва да се отбележи, че целият процес трябва да се извърши при специфични условия на температура и налягане, а условията на химичната реакция трябва да бъдат точно контролирани, за да се гарантира качеството и добива на продуктите. Освен това е необходимо също така да се обърне внимание на проблемите на безопасността, особено когато се извършват хлориране, кондензация, хидролиза и други реакции, трябва да се вземат съответните мерки за безопасност, за да се предотвратят експлозия, корозия и други инциденти, свързани с безопасността.
Синтезът на глиоксилова киселина чрез дихлороцетна киселина е важен метод за производство на органични химикали, който има широка перспектива за приложение и стойност. За да се гарантира неговото устойчиво развитие и ефективност, е необходимо да се засилят технологичните изследвания и иновациите и да се предприемат съответните мерки за опазване на околната среда и енергоспестяващи технологии за намаляване на производствените разходи и замърсяването на околната среда.
На практика синтетичният процес може да бъде оптимизиран и коригиран според нуждите. Например, в реакцията на кондензация на дихлороцетна киселина с натриев метоксид, може да се добави подходящо количество катализатор за подобряване на скоростта на реакцията и селективността; В реакцията на хидролиза чистотата и добивът на хидролизата могат да бъдат подобрени чрез контролиране на реакционната температура и концентрация. В допълнение, възстановяването и повторното използване на странични продукти също може да бъде изследвано и разработено, за да се реализира ефективното използване на ресурсите и да се намалят производствените разходи.
Метод 2: метод за намаляване на озонирането с малеинов анхидрид
Подробните стъпки са както следва:
1. Приготвяне на малеинов анхидрид: първо малеиновата киселина и анхидридът трябва да реагират, за да се получи малеинов анхидрид. Химичното уравнение на тази стъпка е: c4h2o4+C2H2O2 → 2ch2o2. На практика малеиновата киселина обикновено се разтваря в подходящо количество разтворител, след това бавно се добавя анхидрид и температурата се контролира, за да се предотврати появата на странични реакции.
2. Реакция на озониране: след това генерираният малеинов анхидрид реагира с разтвор на водороден пероксид, за да се генерира междинният продукт озониране. Химичното уравнение на тази стъпка е: ch2o2+H2O2 → ch2o2 · H2O. Реакцията на озониране изисква определени условия на температура и налягане и обикновено се извършва в специфичен реактор. В процеса на реакция концентрацията и скоростта на добавяне на водороден прекис трябва да бъдат строго контролирани, за да се гарантира безопасността на реакцията.
3. Редакционна реакция: след това миризливият оксид реагира с редуциращия агент, за да генерира глиоксилова киселина. Химичното уравнение на тази стъпка е: ch2o2 · H2O+NAH → CH3COOH+NaOH. Хидридът обикновено се използва като редуциращ агент в реакцията на редукция, като натрий, калий и др. По време на реакционния процес е необходимо да се контролират температурата и налягането, за да се осигури пълната реакция на редукция. В същото време е необходимо също така да се обърне внимание на проблемите на безопасността, като например предотвратяване на изтичане на водород.
4. Разделяне и пречистване на продукта: накрая, генерираната глиоксилова киселина се отделя от реакционния разтвор и се пречиства. Тази стъпка обикновено приема дестилация, кристализация и други методи. Глиоксиловата киселина и други летливи примеси могат да бъдат отделени чрез дестилация, докато глиоксиловата киселина може да бъде отделена от разтвора чрез кристализация за по-нататъшно пречистване. В процеса на отделяне и пречистване на продукта трябва да се обърне внимание на контрола на температурата и стабилността на работа, за да се избегне загубата на продукта и влошаването му.
Методът за редукция на озониране с малеинов анхидрид е често използван метод за синтезиране на глиоксилова киселина с висок добив и чистота. Въпреки това, този метод трябва да консумира голям брой суровини като малеинов анхидрид и водороден пероксид и ще произведе определено количество отпадъчни води и отпадъчни газове. Следователно трябва да се предприемат съответните мерки за опазване на околната среда и енергоспестяващи технологии, за да се намалят производствените разходи и замърсяването на околната среда.
Метод 3: химическо окисляване
Основните стъпки са както следва:
1. Подготовка на суровината: първо, подгответе необходимите суровини, като мравчена киселина, ацетат или етиленгликол. Тези суровини са в основата на синтеза на глиоксиловата киселина.
2. Реакция на окисляване: суровината реагира с окислител за генериране на глиоксилова киселина. Обичайните окислители включват азотна киселина, калиев перманганат, водороден пероксид и др. Химическото уравнение за тази стъпка зависи от използваните суровини и окислители. Например, използвайки мравчена киселина като суровина и азотна киселина като окислител, уравнението на реакцията е: HCOOH+2hno3 → hcoono2+2H2O. Ако ацетатът се използва като суровина и калиев перманганат като окислител, уравнението на реакцията е: CH3COO (-)+MnO4 (-)+H (+) → CH3COOH+Mn (IV). Ако етилен гликол се използва като суровина и водороден пероксид като окислител, реакционното уравнение е hoch2ch2oh+H2O2 → ohccho+2H2O.
3. Разделяне и пречистване на продукта: след приключване на реакцията, генерираната глиоксилова киселина трябва да бъде отделена от реакционния разтвор и пречистена. Тази стъпка обикновено включва екстракция, дестилация, кристализация и други методи. Чрез тези методи глиоксиловата киселина може да бъде отделена от други примеси, за да се получат продукти с висока чистота.
4. Последваща обработка: накрая, глиоксиловата киселина след отделяне и пречистване се подлага на последваща обработка, като сушене, опаковане и т.н. Тази стъпка е да се гарантира качеството и безопасността на продукта.
Химичното окисление е често срещан метод за синтез на глиоксилова киселина с висок добив и чистота. Въпреки това, този метод трябва да консумира голям брой окислители и суровини и ще произведе определено количество отпадъчни води и отпадъчни газове. Следователно трябва да се предприемат съответните мерки за опазване на околната среда и енергоспестяващи технологии, за да се намалят производствените разходи и замърсяването на околната среда.
В практическите приложения изборът на подходящи методи за синтез трябва да бъде обмислен изчерпателно в съответствие с действителните нужди и условия. Различните методи за синтез имат различни предимства и недостатъци, като цена, ефективност, опазване на околната среда и т.н. Следователно, когато се избират методи за синтез, е необходимо да се разгледат цялостно различни фактори, за да се определи най-подходящият метод. Освен това е необходимо да се засилят технологичните изследвания и иновациите, за да се насърчи устойчивото развитие на органичната химическа промишленост и социално-икономическия прогрес.