CN109574800A - 一种叔丁醇钠的制备工艺 - Google Patents

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孔晓明
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    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/68—Preparation of metal alcoholates
    • C07C29/70—Preparation of metal alcoholates by converting hydroxy groups to O-metal groups

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Abstract

本发明公开了一种叔丁醇钠的制备工艺，包括以下步骤：（1）将邻二甲苯作为反应体系的溶剂加入反应釜中，然后向所述反应釜中投入钠块熔融，得反应剂；（2）加热所述反应釜中，并加入叔丁醇进行反应，得叔丁醇钠粗品；（3）对所述叔丁醇钠粗品进行后处理，即得叔丁醇钠成品。本发明提供的制备工艺无需再反应前先对金属钠切片，简化了制备过程，而且增大了反应的接触面积增大，有利于反应的进行。

Description

一种叔丁醇钠的制备工艺
技术领域
本发明涉及化合物的合成技术领域，尤其涉及一种叔丁醇钠的制备工艺。
背景技术
叔丁醇钠，又称第三丁氧基钠，英文名Sodium tert-butoxide，白色晶体，分子式为C4H9NaO，分子量为96.10，其在常温常压下性质稳定，对水有微害，用作有机合成中间体、医药中间体；或者作为强碱广泛应用于化工、医药、农药及有机合成中的缩合、重排和开环等反应中，因此，叔丁醇钠愈来愈受到精细化工和农药、医药行业的青睐。
传统叔丁醇钠的制备工艺一般为直接以叔丁醇作为反应溶剂，然后将预先切成碎片的金属钠片慢慢地投入叔丁醇中。待反应完毕，蒸出叔丁醇，得到叔丁醇钠。该方法的缺点是：1、必须将金属钠切成碎片，整个过程最好用氮气保护；2、往反应釜中投加钠片需要较长时间，增大了反应体系与空气接触的机会，危险系数增大；3、叔丁醇的沸点是82℃，金属钠在其中不会溶解，因此，钠片容易聚集，这样一来，既减少了反应接触面积，又增大了反应釜搅拌的负荷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所述的缺陷，从而提供一种叔丁醇钠的制备工艺，该制备工艺无需再反应前先对金属钠切片，简化了制备过程，而且增大了反应的接触面积增大，有利于反应的进行。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种叔丁醇钠的制备工艺，包括以下步骤：
（1）将邻二甲苯作为反应体系的溶剂加入反应釜中，然后向所述反应釜中投入钠块熔融，得反应剂；
（2）加热所述反应釜中，并加入叔丁醇进行反应，得叔丁醇钠粗品；
（3）对所述叔丁醇钠粗品进行后处理，即得叔丁醇钠成品。
优选地：所述反应釜的投料口处设有密封连通的氮气保护装置，所述氮气保护装置在所述钠块投入之前开始工作。
进一步地：步骤（2）中在滴加所述叔丁醇之前加大所述氮气的流量，以驱除所生成的气体。
优选地：步骤（1）中所述邻二甲苯的含水量≤0.04％，所述邻二甲苯的与步骤（3）中所述叔丁醇的体积比为（6-7）:1。
由于该反应是置换反应，释放氢气，反应物料中又有金属钠，因此，邻二甲苯的含水量小于0.04％时，可以防止金属钠与水反应而引发爆炸的问题。
优选地：步骤（2）中所述叔丁醇采用滴加的方式添加。
优选地：步骤（2）中所述叔丁醇与金属钠的摩尔比为1.25:1-1.5:1。
投料时，叔丁醇与金属钠的摩尔比以1.25:1-1.5:1为宜，为了确保金属钠反应完全，本申请选用1.5:1的比例，这样基本上可以使金属钠反应完全。
本发明采用滴加的方式添加叔丁醇，可以有效地控制反应的进行，简化后处理过程。
优选地：步骤（2）中所述反应的温度为110℃-120℃。
进一步地：步骤（2）中当反应釜的温度高于105℃时，开始搅拌。
反应刚开始时不要搅拌，只有等到体系的温度升到105℃以上时，才能开动搅拌，形成钠砂。如果温度低于97℃，则不能开动搅拌，因为这时不能形成钠砂，搅拌负荷会增大，有可能烧坏电机。反应过程中形成的钠砂有助增大反应物之间的接触面积，从而加速反应的进行。
优选地：步骤（3）中所述后处理为先将所述叔丁醇钠粗品冷却至室温，然后进行抽真空，蒸馏出前馏分叔丁醇，再在高真空下蒸出邻二甲苯，即可得到叔丁醇钠成品。
进一步地：所述高真空的真空度不大于5mmHg。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的叔丁醇钠制备工艺，采用沸点为144℃的邻二甲苯作为反应体系的溶剂，可以将块状的金属钠熔融，无需再反应前先对金属钠切片，简化了制备过程，而且增大了反应的接触面积增大，有利于反应的进行。本发明克服了传统生产工艺上存在的缺点，工业上可操作性强，有利于安全生产。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明提供了一种叔丁醇钠的制备工艺，包括以下步骤：
（1）取1000ml的反应瓶作为反应釜，在反应釜上设置搅拌装置，回流冷凝器、恒压滴液漏斗、温度计和氮气保护装置，首先向反应釜内加入500ml的邻二甲苯，邻二甲苯的含水量为0.04%，然后打开氮气保护装置上的氮气阀，调节氮气的流量；
（2）向所述反应釜中加入23g的金属钠块，然后加热反应釜，当反应釜的温度升至105℃时，开启搅拌装置，此时，钠块熔融形成钠砂；
（3）打开恒压滴液漏斗慢慢地向反应釜中滴加81ml的叔丁醇，并加大氮气的流量，以充分赶走反应过程中产生的氢气，当叔丁醇与金属钠的摩尔比以1.5:1时，停止滴加，然后在120℃的温度下进行保温反应，直至反应充分、完全得到叔丁醇粗品；
（4）冷却叔丁醇粗品，抽真空，先蒸出25ml的前馏分叔丁醇，再在真空度为5mmHg的高真空下，蒸出邻二甲苯，直至邻二甲苯脱尽，得到95.0g白色固体粉状物，即为叔丁醇钠成品，经检测叔丁醇钠的含量在98.4％，收率为97.3%。
实施例2
本发明提供了一种叔丁醇钠的制备工艺，包括以下步骤：
（1）取1000ml的反应瓶作为反应釜，在反应釜上设置搅拌装置，回流冷凝器、恒压滴液漏斗、温度计和氮气保护装置，首先向反应釜内加入500ml的邻二甲苯，邻二甲苯的含水量为0.04%，然后打开氮气保护装置上的氮气阀，调节氮气的流量；
（2）向所述反应釜中加入25.56g的金属钠块，然后加热反应釜，当反应釜的温度升至105℃时，开启搅拌装置，此时，钠块熔融形成钠砂；
（3）打开恒压滴液漏斗慢慢地向反应釜中滴加81ml的叔丁醇，并加大氮气的流量，以充分赶走反应过程中产生的氢气，当叔丁醇与金属钠的摩尔比以1.35:1时，停止滴加，然后在110℃的温度下进行保温反应，直至反应充分、完全，得到叔丁醇粗品；
（4）冷却叔丁醇粗品，抽真空，先蒸出25ml的前馏分叔丁醇，再在真空度为5mmHg的高真空下，蒸出邻二甲苯，直至邻二甲苯脱尽，得到95.2g白色固体粉状物，即为叔丁醇钠成品，经检测叔丁醇钠的含量在98.2％，收率为97.2%。
实施例3
本发明提供了一种叔丁醇钠的制备工艺，包括以下步骤：
（1）取1000ml的反应瓶作为反应釜，在反应釜上设置搅拌装置，回流冷凝器、恒压滴液漏斗、温度计和氮气保护装置，首先向反应釜内加入500ml的邻二甲苯，邻二甲苯的含水量为0.03%，然后打开氮气保护装置上的氮气阀，调节氮气的流量；
（2）向所述反应釜中加入27.6g的金属钠块，然后加热反应釜，当反应釜的温度升至105℃时，开启搅拌装置，此时，钠块熔融形成钠砂；
（3）打开恒压滴液漏斗慢慢地向反应釜中滴加81ml的叔丁醇，并加大氮气的流量，以充分赶走反应过程中产生的氢气，当叔丁醇与金属钠的摩尔比以1.25:1时，停止滴加，然后在115℃的温度下进行保温反应，直至反应充分、完全得到叔丁醇粗品；
（4）冷却叔丁醇粗品，抽真空，先蒸出25ml的前馏分叔丁醇，再在真空度为4.5mmHg的高真空下，蒸出邻二甲苯，直至邻二甲苯脱尽，得到95g白色固体粉状物，即为叔丁醇钠成品，经检测叔丁醇钠的含量在98.2％，收率为97.1%。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将邻二甲苯作为反应体系的溶剂加入反应釜中，然后向所述反应釜中投入钠块熔融，得反应剂；
（2）加热所述反应釜中，并加入叔丁醇进行反应，得叔丁醇钠粗品；
（3）对所述叔丁醇钠粗品进行后处理，即得叔丁醇钠成品。
2.根据权利要求1所述的一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，所述反应釜的投料口处设有密封连通的氮气保护装置，所述氮气保护装置在所述钠块投入之前开始工作。
3.根据权利要求2所述的一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中在滴加所述叔丁醇之前加大所述氮气的流量，以驱除所生成的气体。
4.根据权利要求1所述的一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，步骤（1）中所述邻二甲苯的含水量≤0.04％，所述邻二甲苯的与步骤（3）中所述叔丁醇的体积比为（6-7）:1。
5.根据权利要求1所述的一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中所述叔丁醇采用滴加的方式添加。
6.根据权利要求1所述的一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中所述叔丁醇与金属钠的摩尔比为1.25:1-1.5:1。
7.根据权利要求1所述的一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中所述反应的温度为110℃-120℃。
8.根据权利要求7所述的一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，步骤（2）中当反应釜的温度高于105℃时，开始搅拌。
9.根据权利要求1所述的一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，步骤（3）中所述后处理为先将所述叔丁醇钠粗品冷却至室温，然后进行抽真空，蒸馏出前馏分叔丁醇，再在高真空下蒸出邻二甲苯，即可得到叔丁醇钠成品。
10.根据权利要求7所述的一种叔丁醇钠的制备工艺，其特征在于，所述高真空的真空度不大于5mmHg。
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